| Project/Area Number |
23K25203
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| Project/Area Number (Other) |
22H03949 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90120:Biomaterials-related
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
川下 将一 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (70314234)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川 智之 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50372305)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000)
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| Keywords | 窒化鉄 / 微小球 / 温熱治療 / 肝臓がん / ナノ粒子 / 磁気特性 / 発熱特性 / 温熱療法 |
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| Outline of Research at the Start |
近年、がん細胞のみを死滅させる機能温存療法の開発に大きな期待が寄せられている。磁性体を直径約25 μmの微小球とし、肝臓がんの毛細血管に送り込み、患部を交流磁場の下に置けば、磁性体が発熱し、がん細胞を加温して死滅させることができる。これまでに研究代表者はマグネタイト含有微小球を開発してきたが、その発熱特性は臨床応用できるレベルには至っていない。一方、磁性体の発熱特性はその磁気特性と関連している。そこで本研究では、マグネタイトよりも高い飽和磁化を有する窒化鉄に着目し、従来のマグネタイト含有微小球よりも高い発熱特性を有する、肝臓がん血管内温熱治療用窒化鉄含有微小球を創製することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、患部を切除することなく、がん細胞のみを死滅させる機能温存療法の開発に大きな期待が寄せられている。磁性体を直径20～30 μmの微小球とし、肝臓がんの近傍の肝動脈毛細血管に送り込み、患部を交流磁場の下に置けば、磁性体が発熱し、がん細胞を加温して死滅させることができる。これまでに研究代表者はマグネタイト（Fe3O4）含有微小球を開発してきたが、その発熱特性は臨床応用できるレベルには至っていない。一方、磁性体の発熱特性はその磁気特性（飽和磁化・保磁力）と関連している。そこで本研究では、Fe3O4（92 emu/g）よりも高い飽和磁化を有する窒化鉄（例えば、Fe16N2：240 emu/g）に着目し、従来のFe3O4含有微小球よりも高い発熱特性を有する、肝臓がん血管内温熱治療用窒化鉄含有微小球を創製することを目的とする。
2023年度は、前年度までの研究によって良好な発熱特性を示した窒化鉄（ε-Fe2-3N）ナノ粒子を用いてマウス線維芽細胞(L929細胞)に対する細胞毒性試験を行なった。その結果、同様の手順で投与したFe3O4に比べてFe2-3Nは低濃度域で細胞死を引き起こすことが明らかとなった。また、鉄イオンに蛍光を示す蛍光顕微鏡観察の結果から、Fe2-3Nを投与した細胞では、Fe3O4を投与した細胞に比べてより多くの鉄イオンが内在していた。これより、細胞内の鉄濃度異常による細胞死が引き起こされたことによって毒性を発現したことが示唆された。従って、今回合成したFe2-3Nを磁気温熱療法に用いるためには，毒性を示さない適切な濃度域において使用する必要があることが明らかとなった。一方、酸化鉄微小球から窒化鉄(Fe3N)含有微小球を得ることに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
窒化鉄ナノ粒子の細胞適合性を評価し、窒化鉄の細胞適合性には鉄の溶出が関係していることを明らかにできた。また、酸化鉄微小球から窒化鉄微小球を得る条件を見出すことができた。以上より、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究により、Fe2-3Nが磁気温熱療法の温熱種として機能する可能性が見出された．しかし、Fe3O4にj比べてFe2-3Nは低濃度域で毒性を示し、その毒性が引き起こす細胞死が特定できていないため、臨床への応用には解決すべき課題が残されている。一方、これまでの知見より、Fe2-3Nの特性は温熱治療とは異なる治療効果をもたらす可能性がある。そこで今後は、Fe2-3Nの特性に基づく付加価値を与えた新規がん治療用材料の開発を目指し、以下の研究を行う。
(1) 徐酸化によるFe2-3N微粒子の毒性の低減と同微粒子の評価
(2) フェロトーシス細胞死を引き起こすFe2-3N微粒子の合成と評価
(3) 肝動脈閉塞術への応用を指向した窒化鉄微小球の合成と評価
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