Polymorphism control of drug candidate compounds at the interface of liquid/air bubble induced by femtosecond laser irradiation

• Project/Area Number: 26286042
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Crystal engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: MORI YUSUKE 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90252618)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉川 洋史 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (50551173)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥15,990,000 (Direct Cost: ¥12,300,000、Indirect Cost: ¥3,690,000); Fiscal Year 2016: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2015: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2014: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
• Keywords: 結晶多形 / レーザー誘起核発生 / キャビテーションバブル / 有機低分子 / タンパク質結晶

Outline of Final Research Achievements

The aim of this study is to develop technologies for crystallizing the metastable phase with high stability. At first, we clarified that laser irradiation near solid-solution interfaces is an effective way of crystallizing the metastable phase with high stability. The key of this technique was cavitation bubble. Based on the mechanism of the laser irradiation technique, we newly developed ultrasonic irradiation and polymer templating techniques for crystallization of metastable phase. Combination of these technologies enabled us to crystallize metastable phase crystals in large scale. These techniques are applicable to other materials in principle and will become keys to achieve drug repositioning.

Research Products

• [Journal Article] Crystallization of acetaminophen form II by plastic-ball-assisted ultrasonic irradiation (2017)
  • Author(s): Yo. Mori, M. Maruyama, Y. Takahashi, H. Y. Yoshikawa, S. Okada, H. Adachi, S. Sugiyama, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue, M. Yoshimura, and Yu. Mori
  • Journal Title: Applied Physics Express Volume: Vol.10, No.2 Issue: 2 Pages: 025501-025501
  • DOI: 10.7567/apex.10.025501
  • NAID: 210000135769
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A crystallization technique for obtaining large protein crystals with increased mechanical stability using agarose gel combined with a stirring technique (2016)
  • Author(s): M. Maruyama, Y. Hayashi, H. Y. Yoshikawa, S. Okada, H. Koizumi, M. Tachibana, S. Sugiyama, H. Adachi, H. Matsumura, T. Inoue, K. Takano, S. Murakami, M. Yoshimura and Y. Mori
  • Journal Title: Journal of Crystal Growth Volume: Vol.452 Pages: 172-178
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Promotion of protein crystal growth by actively switching crystal growth mode via femtosecond laser ablation (2016)
  • Author(s): Y. Tominaga, M. Maruyama, M. Yoshimura, H. Koizumi, M. Tachibana, S. Sugiyama, H. Adachi, K. Tsukamoto, H. Matsumura, K. Takano, S. Murakami, T. Inoue, H. Y. Yoshikawa, Y. Mori
  • Journal Title: Nature Photonics Volume: 10 Issue: 11 Pages: 723-726
  • DOI: 10.1038/nphoton.2016.202
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Matastable crystal growth of acetaminophen using solution-mediated phase transformation (2016)
  • Author(s): Yo. Mori, M. Maruyama, Y. Takahashi, H. Y. Yoshikawa, S. Okada, H. Adachi, S. Sugiyama, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue, M. Yoshimura, and Yu. Mori
  • Journal Title: Applied Physics Express Volume: Vol.10, No.1 Issue: 1 Pages: 015501-015501
  • DOI: 10.7567/apex.10.015501
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Selective crystallization of metastable phase of acetaminophen by ultrasonic irradiation (2015)
  • Author(s): Y. Mori, M. Maruyama, Y. Takahashi, K. Ikeda, S. Fukukita, H. Y. Yoshikawa, S. Okada, H. Adachi, S. Sugiyama, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue, M. Yoshimura, and Y. Mori
  • Journal Title: Applied Physics Express Volume: Vol.8, No.6 Issue: 6 Pages: 065501-065501
  • DOI: 10.7567/apex.8.065501
  • NAID: 210000137563
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Selective crystallization of the metastable phase of indomethacin at the interface of liquid/air bubble induced by femtosecond laser irradiation (2015)
  • Author(s): K. Ikeda, M. Maruyama, Y. Takahashi, Y. Mori, H. Y. Yoshikawa, S. Okada, H. Adachi, S. Sugiyama, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue, M. Yoshimura, and Y. Mori
  • Journal Title: Applied Physics Express Volume: Vol.8, No.4 Issue: 4 Pages: 045501-045501
  • DOI: 10.7567/apex.8.045501
  • NAID: 210000137476
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Spiral Growth Can Enhance Both the Normal Growth Rate and Quality of Tetragonal Lysozyme Crystals Grown under a Forced Solution Flow (2015)
  • Author(s): Y. Hayashi, M. Maruyama, M. Yoshimura, S. Okada, H. Y. Yoshikawa, S. Sugiyama, H. Adachi, H. Matsumura, T. Inoue, K. Takano, S. Murakami, and Y. Mori
  • Journal Title: CRYSTAL GROWTH & DESIGN Volume: 未定 Issue: 5 Pages: 2137-2143
  • DOI: 10.1021/cg501722d
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Laser ablation for protein crystal nucleation and seeding (2014)
  • Author(s): H.Y.Yoshikawa, R.Murai, H.Adachi, S.Sugiyama, M.Maruyama, Y.Takahashi, K.Takano, H.Matsumura, T.Inoue, S.Murakami, H.Masuhara, and Y.Mori
  • Journal Title: Chemical Society Reviews Volume: Vol.43, No.7 Issue: 7 Pages: 2147-2158
  • DOI: 10.1039/c3cs60226e
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A new practical technique for high quality protein crystallization with the solution stirring technique at the interface between high-concentrated hydrogel and solution (2014)
  • Author(s): Y.Aoki, M.Maruyama, Y.Takahashi, M.Yoshimura, H.Y.Yoshikawa, S.Sugiyama, H.Adachi, K.Takano, S.Murakami, H.Matsumura, T.Inoue, and Y.Mori
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: (印刷中) Issue: 6 Pages: 065502-065502
  • DOI: 10.7567/jjap.53.065502
  • NAID: 210000144031
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 溶液媒介相転移による医薬化合物アセトアミノフェンの準安定形成長（Ⅱ） (2017)
  • Author(s): 藤本吏輝, 森陽一朗, 高橋義典, 丸山美帆子, 吉川洋史, 岡田詩乃, 安達宏昭, 杉山成, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 塚本勝男, 吉村政志, 森勇介
  • Organizer: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜, 神奈川
  • Year and Date: 2017-03-14
• [Presentation] フェムト秒レーザーアブレーションによる有機結晶成長の時空間制御 (2017)
  • Author(s): 鈴木大希, 中林誠一郎, 吉川洋史
  • Organizer: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜, 神奈川
  • Year and Date: 2017-03-14
• [Presentation] Metastable crystal growth of acetaminophen using solvent-mediated phase transformation (2016)
  • Author(s): R. Fujimoto, Yo. Mori, Y. Takahashi, M. Maruyama, H. Yoshikawa, S. Okada, H. Adachi, S. Sugiyama, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue, K. Tsukamoto, M. Yoshimura, Yu. Mori
  • Organizer: The 5th China-Japan Symposium on Crystal Growth and Crystal Technology
  • Place of Presentation: Fuzhou, China
  • Year and Date: 2016-11-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Metastable crystal growth of acetaminophen in low supersaturated solution (2016)
  • Author(s): K. Nii, M. Maruyama, Y. Takahashi, H. Yoshikawa, S. Okada, H. Adachi, S. Sugiyama, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue, K. Tsukamoto, M. Yoshimura, and Y. Mori
  • Organizer: The 5th China-Japan Symposium on Crystal Growth and Crystal Technology
  • Place of Presentation: Fuzhou, China
  • Year and Date: 2016-11-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 超音波結晶化法におけるアセトアミノフェンⅡ形結晶の経時安定性向上 (2016)
  • Author(s): 藤原慎, 森陽一朗, 高橋義典, 丸山美帆子, 吉川洋史, 岡田詩乃, 安達宏昭, 杉山成, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 吉村政志, 森勇介
  • Organizer: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 朱鷲メッセ, 新潟
  • Year and Date: 2016-09-14
• [Presentation] 溶媒媒介相転移による医薬化合物アセトアミノフェンの準安定形成長 (2016)
  • Author(s): 藤本吏輝, 森陽一朗, 高橋義典, 丸山美帆子, 吉川洋史, 岡田詩乃, 安達宏昭, 杉山成, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 吉村政志, 森勇介
  • Organizer: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 朱鷲メッセ, 新潟
  • Year and Date: 2016-09-14
• [Presentation] 徐冷法を用いた医薬化合物アセトアミノフェンの準安定形成長 (2016)
  • Author(s): 仁井滉允, 森陽一郎, 高橋義典, 丸山美帆子, 吉川洋史, 岡田詩乃, 安達宏昭, 杉山成, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 塚本勝男, 吉村政志, 森勇介
  • Organizer: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 朱鷲メッセ, 新潟
  • Year and Date: 2016-09-14
• [Presentation] Growth of acetaminophen form Ⅱ by using solven-mediated phase transformation (2016)
  • Author(s): Yo. Mori, M. Maruyama, Y. Takahashi, H. Yoshikawa, S. Okada, H. Adachi, S. Sugiyama, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue, K. Tsukamoto, M. Yoshimura, Yu. Mori
  • Organizer: The 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-18)
  • Place of Presentation: Nagoya Congress Center, Nagoya
  • Year and Date: 2016-08-11
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Promotion of Protein Crystal Growth by Spatiotemporally Switching Crystal Growth Mode via Femtosecond Laser Ablation (2016)
  • Author(s): H. Y. Yoshikawa, Y. Tominaga, M. Maruyama, M. Yoshimura, S. Sugiyama, H. Adachi, K. Tsukamoto, H. Matsumura, K. Takano, S. Murakami, T. Inoue, Y. Mori
  • Organizer: The 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-18)
  • Place of Presentation: Nagoya Congress Center, Nagoya
  • Year and Date: 2016-08-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of a New Microscopy System Toward In-Situ Observation of Laser-Induced Crystal Growth Dynamics (2016)
  • Author(s): D. Suzuki, S. Nakabayashi, H. Y. Yoshikawa
  • Organizer: The 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-18)
  • Place of Presentation: Nagoya Congress Center, Nagoya
  • Year and Date: 2016-08-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Temporal stability Improvement of the metastable phase of acetaminophen using low supersaturated solution growth (2016)
  • Author(s): K. Nii, M. Maruyama, Y. Takahashi, H. Yoshikawa, S. Okada, H. Adachi, S. Sugiyama, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue, K. Tsukamoto, M. Yoshimura, Y. Mori
  • Organizer: The 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-18)
  • Place of Presentation: Nagoya Congress Center, Nagoya
  • Year and Date: 2016-08-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 溶媒媒介相転移を用いたアセトアミノフェンⅡ形の結晶化 (2016)
  • Author(s): 森陽一朗, 高橋義典, 丸山美帆子, 岡田詩乃, 安達宏昭, 吉村政志, 森勇介
  • Organizer: 日本薬剤学会第31年会
  • Place of Presentation: 長良川国際会議場, 岐阜
  • Year and Date: 2016-05-19
• [Presentation] 低過飽和育成によるアセトアミノフェンⅡ形結晶の経時安定性向上 (2016)
  • Author(s): 仁井滉允, 森陽一郎, 高橋義典, 丸山美帆子, 岡田詩乃, 安達宏昭, 吉村政志, 森勇介
  • Organizer: 日本薬剤学会第31年会
  • Place of Presentation: 長良川国際会議場, 岐阜
  • Year and Date: 2016-05-19
• [Presentation] 超音波結晶化法におけるアセトアミノフェンⅡ形結晶の経時安定性向上 (2016)
  • Author(s): 藤原慎, 森陽一朗, 高橋義典, 丸山美帆子, 岡田詩乃, 安達宏昭, 吉村政志, 森勇介
  • Organizer: 日本薬剤学会第31年会
  • Place of Presentation: 長良川国際会議場, 岐阜
  • Year and Date: 2016-05-19
• [Presentation] Highly concentrated millimeter sized domain of lysozyme clusters by laser trapping (2015)
  • Author(s): Shimpei Nishimura, Hiroshi Y. Yoshikawa, Seiichiro Nakabayashi, Ken-ichi Yuyama, Teruki Sugiyama, Hiroshi Masuhara
  • Organizer: PACIFCHEM（環太平洋国際化学会議）2015
  • Place of Presentation: the Hawaii Convention Center(Honolulu, Hawaii, USA)
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 超音波印加で得たアセトアミノフェンⅡ形の安定性に及ぼす過飽和度の影響 (2015)
  • Author(s): 福喜多俊, 丸山美帆子, 森陽一朗, 高橋義典, 吉川洋史, 岡田詩乃, 安達宏昭, 杉山成, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 吉村政志, 森勇介
  • Organizer: 第45回結晶成長国内会議(NCCG-45)
  • Place of Presentation: 北海道大学学術交流会館（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2015-10-19
• [Presentation] Agナノ粒子の光学捕捉により誘起されるNaClO3キラル結晶化過程その場観察 (2015)
  • Author(s): 新家寛正, 杉山輝樹, 丸山美帆子, 田川美穂, 村山健太, 原田俊太, 宇治原徹, 森勇介
  • Organizer: 第45回結晶成長国内会議(NCCG-45)
  • Place of Presentation: 北海道大学学術交流会館（北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2015-10-19
• [Presentation] 医薬化合物アセトアミノフェンの結晶多形制御 (2015)
  • Author(s): 森陽一朗, 丸山美帆子, 髙橋義典, 吉川洋史, 岡田詩乃, 安達宏昭, 杉山成, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 吉村政志, 森勇介
  • Organizer: 第39回結晶成長討論会
  • Place of Presentation: 同志社びわこリトリートセンター（滋賀県・大津市）
  • Year and Date: 2015-09-24
• [Presentation] Agナノ粒子を含んだNaClO3溶液からの円偏光レーザー誘起キラル結晶化におけるエナンチオ選択的増幅 (2015)
  • Author(s): 新家寛正, 杉山輝樹, 田川美穂, 村山健太, 原田俊太, 丸山美帆子, 森勇介, 宇治原徹
  • Organizer: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（愛知県・名古屋市）
  • Year and Date: 2015-09-13
• [Presentation] Fluorescence microscopic study of laser trapping cluster assembling of hen egg white lysozyme (2015)
  • Author(s): S. Nishimura, H. Y. Yoshikawa, Seiichiro Nakabayashi, Ken-ichi Yuyama, Teruki Sugiyama, Hiroshi Masuhara
  • Organizer: 2015年光化学討論会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学杉本キャンパス（大阪府・大阪市）
  • Year and Date: 2015-09-09
• [Presentation] SELECTIVE CRYSTALLIZATION OF ACETAMINOPHEN POLYMORPH WITH HIGH SOLUBILITY (2015)
  • Author(s): Y. Mori, M. Maruyama, Y. Takahashi, H. Yoshikawa, S. Okada, H. Adachi, S. Sugiyama, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue, M. Yoshimura, and Y. Mori
  • Organizer: 20th American Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ACCGE-20)
  • Place of Presentation: Big Sky Resort（Big Sky, Montana, USA)
  • Year and Date: 2015-08-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 超音波印加によるアセトアミノフェン準安定形晶出 (2015)
  • Author(s): 福喜多俊, 丸山美帆子, 高橋義典, 森陽一朗, 池田憲治, 吉川洋史, 岡田詩乃, 安達宏昭, 杉山成, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 吉村政志, 森勇介
  • Organizer: 日本薬学会第135年会
  • Place of Presentation: 神戸学院大学, 兵庫
  • Year and Date: 2015-03-28
• [Presentation] 高溶解性アセトアミノフェン結晶多形の選択晶出 (2015)
  • Author(s): 森陽一朗, 高橋義典, 丸山美帆子, 池田憲治, 福喜多俊, 吉川洋史, 岡田詩乃, 安達宏昭, 杉山成, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 吉村政志, 森勇介
  • Organizer: 日本薬学会第135年会
  • Place of Presentation: 神戸学院大学, 兵庫
  • Year and Date: 2015-03-28
• [Presentation] X線トポグラフィによるゲル中タンパク質結晶の結晶欠陥評価 (2014)
  • Author(s): 林佑紀, 丸山美帆子, 高橋義典, 吉川洋史, 吉村政志, 橘勝, 小泉晴比古, 杉山成, 安達宏昭, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 森勇介
  • Organizer: 第44回結晶成長国内会議(NCCG-44)
  • Place of Presentation: 学習院創立百周年記念会館, 東京
  • Year and Date: 2014-11-06
• [Presentation] レーザーを用いたタンパク質結晶のスパイラル成長誘起 (2014)
  • Author(s): 冨永勇佑, 林佑紀, 中山智詞, 丸山美帆子, 高橋義典, 吉川洋史, 吉村政志, 杉山成, 安達宏昭, 松村浩由, 高野和文, 村上聡, 井上豪, 森勇介
  • Organizer: 第44回結晶成長国内会議(NCCG-44)
  • Place of Presentation: 学習院創立百周年記念会館, 東京
  • Year and Date: 2014-11-06
• [Presentation] ゲルを用いて育成したタンパク質結晶の成長・溶解ステップダイナミクス (2014)
  • Author(s): 丸山美帆子, 林佑紀, 吉村政志, 杉山成, 吉川洋史, 安達宏昭, 松村浩由, 井上豪, 高野和文, 村上聡, 森勇介
  • Organizer: 第44回結晶成長国内会議(NCCG-44)
  • Place of Presentation: 学習院創立百周年記念会館, 東京
  • Year and Date: 2014-11-06
• [Presentation] フェムト秒レーザーアブレーションを用いたタンパク質結晶の成長制御 (2014)
  • Author(s): 冨永勇佑，林佑紀，中山智詞, 丸山美帆子，高橋義典，吉川洋史，吉村政志，杉山成, 松村浩由，安達宏昭，高野和文，村上聡, 井上豪，森勇介
  • Organizer: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道大学, 北海道
  • Year and Date: 2014-09-17
• [Presentation] 超音波による医薬化合物アセトアミノフェンの結晶多形制御 (2014)
  • Author(s): 森陽一朗, 池田憲治, 山田利彦, 高橋義典, 丸山美帆子, 吉川洋史, 岡田詩乃, 安達宏昭, 杉山成, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 吉村政志, 森勇介
  • Organizer: 日本薬剤学会第29年会
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティビル, 埼玉
  • Year and Date: 2014-05-20
• [Presentation] 医薬化合物アセトアミノフェンの多形晶出に及ぼす溶媒種の影響 (2014)
  • Author(s): 池田憲治, 山田利彦, 森陽一朗, 高橋義典, 丸山美帆子, 吉川洋史, 岡田詩乃, 安達宏昭, 杉山成, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 吉村政志, 森勇介
  • Organizer: 日本薬剤学会第29年会
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティビル, 埼玉
  • Year and Date: 2014-05-20
• [Book] 「化学」Vol.72 No.5, pp.21-25, "結晶を壊して大きくする！？－セレンディピティと異分野連携が生んだタンパク質結晶育成法" (2017)
  • Author(s): 吉川洋史, 丸山美帆子
  • Total Pages: 5
  • Publisher: 化学同人
• [Book] O plus E, Vol. 37, No.2 (2015) 100-102 (2015)
  • Author(s): 吉川洋史
  • Total Pages: 3
  • Publisher: アドコム・メディア株式会社