ソフトナノ粒子を基盤とする有機ー無機ハイブリッドの創成とバイオ応用

• Project Area: Fusion Materials: Creative Development of Materials and Exploration of Their Function through Molecular Control
• Project/Area Number: 23107510
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyoto University (2012); Tokyo Medical and Dental University (2011)
• Principal Investigator: 佐々木 善浩 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90314541)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2012: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2011: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: ナノゲル / 有機ー無機ハイブリッド / ヒドロキシアパタイト / バイオミネラリゼーション / 両親媒性高分子 / 有機-無機ハイブリッド / ソフトナノ粒子 / 酸化鉄ナノ微粒子 / ナノバイオ

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ソフトナノ粒子としてのナノゲルと高い構造安定性や独自の機能を有する無機材料とを合理的な分子設計のもと精密に融合することで、分子制御された融合マテリアルを開発し、細胞機能制御などのバイオ応用を行うことを目的とした。
これまでにトリカルボン酸基を導入した多糖ナノゲルを用いることで効率的にアパタイトナノ微粒子が作製できることを明らかにしてきた。平成24年度においては、このヒドロキシアパタイトナノ微粒子の形成プロセスを詳細に検討したところ、粒径数十nmの球状のアモルファスリン酸カルシウムナノ微粒子の形成を経て、ヒドロキシアパタイト結晶の前駆体と考えられるナノメートルサイズのヘリカルリボン状の構造体が形成されることがわかった。このヘリカルリボン状構造体のEDX分析をおこなったところ、この構造体がリン酸カルシウムから形成されていることが示された。またその形態観察の結果から、そのヘリックスの向きはほぼ完全に一定であり、その直径が40 nm、ピッチ幅100 nm、ピッチ角35°の均一なナノ構造体であることがわかった。このナノサイズのヘリカルリボン状の構造体について、X線回折および中性子線回折により解析をおこなったところ、この構造体がアモルファス構造であることが示唆された。
また、A03班片桐グループとの共同研究の中で、酸化鉄ナノ微粒子とナノゲルとのハイブリッド作製についての研究を行い、ナノゲルをテンプレートとして、効率的に酸化鉄ナノ微粒子を作製できることを明らかにしてきた。平成24年度においては、その磁気特性を向上させるためにあらかじめ調製した疎水化磁性ナノ粒子との複合化を行うことでその磁気特性を向上させうることを明らかにした。また、A02班佐藤グループとの共同研究においては、精密重合により高度にその構造が制御された高分子の設計、合成をおこなった。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Templated nucleation of hybrid iron oxide nanoparticles on polysaccharide nanogels (2013)
  • Author(s): Kiyofumi Katagiri
  • Journal Title: Colloid and Polymer Science Volume: 291 Issue: 6 Pages: 1375-1380
  • DOI: 10.1007/s00396-012-2868-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Hybrid Hydrogel BIomaterial by Nanogel Engineering: Bottom-Up Design with Nanogel and Liposome Building Blocks to Develop a Multidrug Delivery System (2012)
  • Author(s): Y. Sekine, Y. Moritani, T. Ikeda-Fukazawa, Y. Sasaki, K. Akiyoshi
  • Journal Title: Advanced Healthcare Mater Volume: 1 Issue: 6 Pages: 722-728
  • DOI: 10.1002/adhm.201200175
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Shear flow-induced nanotubulation of surface-immobilized liposomes (2012)
  • Author(s): Yurina Sekine, Keita Abe, Akitaka Shimizu, Yoshihiro Sasaki, Shin-ichi Sawada, Kazunari Akiyoshi
  • Journal Title: RSC Advances Volume: 2 Issue: 7 Pages: 2682-2684
  • DOI: 10.1039/c2ra00629d
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Templated Formation of Hydroxyapatite Nanoparticles from Self-Assembled Nanogels Containing Tricarboxylate Groups (2012)
  • Author(s): Y. Sasaki, et al
  • Journal Title: Polymers Volume: 4 Issue: 2 Pages: 1056-1064
  • DOI: 10.3390/polym4021056
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fusion-Triggered Switching of Enzymatic Activity on Artificial Cell Membrane (2012)
  • Author(s): M. Mukai, Y. Sasaki, J. Kikuchi
  • Journal Title: Sensors Volume: Vol.12, No.5 Issue: 5 Pages: 5966-5977
  • DOI: 10.3390/s120505966
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Self-assembled Nanogel Engineering for Advanced Biomedical Technology (2012)
  • Author(s): Yoshihiro Sasaki, Kazunari Akiyoshi
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 41 Issue: 3 Pages: 202-208
  • DOI: 10.1246/cl.2012.202
  • NAID: 130004426515
  • ISSN: 0366-7022, 1348-0715
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Construction of protein-crosslinked nanogels with vitamin B6 bearing polysaccharide (2011)
  • Author(s): Sasaki Y, Tsuchido Y, Sawada S, Akiyoshi K
  • Journal Title: Polym Chem Volume: 2 Issue: 6 Pages: 1267-1270
  • DOI: 10.1039/c1py00100k
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cyclodextrin-responsive nanogel as an artificial chaperone for horseradish peroxidase (2011)
  • Author(s): Sawada S, Sasaki Y, Nomura Y, Akiyoshi K
  • Journal Title: Colloid Polym Sci Volume: 289 Issue: 5-6 Pages: 685-691
  • DOI: 10.1007/s00396-010-2361-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Amphiphilic Polysaccharide Nanogels as Artificial Chaperones in Cell-Free Protein Synthesis (2011)
  • Author(s): Sasaki, Y, Asayama, W., Niwa, T., Sawada, S., Ueda, T., Taguchi, H., Akiyoshi, K.*
  • Journal Title: Macromol. Biosci. Volume: 11 Issue: 6 Pages: 814-820
  • DOI: 10.1002/mabi.201000457
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Artificial Chaperone Polysaccharide Nanogels for Protein Delivery : A Thermodynamic Study of Protein-Nanogel Interactions using Fluorescence Correlation Spectroscopy (2011)
  • Author(s): Yoshihiro Sasaki, Daisuke Iida, Haruko Takahashi, Shin-ichi Sawada, Kazunari Akiyoshi
  • Journal Title: Curr.Drug Discovery Technol. Volume: 8 Pages: 308-313
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Templated Preparation of Hydroxyapatite Nanoparticles from Anionic Polysaccharide Nanogels (2013)
  • Author(s): Yoshihiro Sasaki
  • Organizer: Third International Conference on Multifunctional, Hybrid and Nanomaterials
  • Place of Presentation: Hilton Sorrento Palace, Italy
  • Year and Date: 2013-03-03
• [Presentation] Nano-tubulation of Surface Immobilized Liposomes for Networked Artificial Cell Membrane (2012)
  • Author(s): Yoshihiro Sasaki
  • Organizer: The 6th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology (IWAMSN 2012)
  • Place of Presentation: Grand Halong Hotel, Vietnam
  • Year and Date: 2012-10-30
  • Invited
• [Presentation] ビタミンB6 置換プルランによるタンパク質ナノキャリアの設計 (2012)
  • Author(s): 土戸優志
  • Organizer: 第61回高分子討論会
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学（愛知県）
  • Year and Date: 2012-09-21
• [Presentation] 疎水化酸性多糖を介したリン酸カルシウムナノ粒子の作製 (2012)
  • Author(s): 山根説子
  • Organizer: 第61回高分子討論会
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学（愛知県）
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Presentation] テーラーメード脂質ナノチューブ工学：リポソームからの脂質ナノチューブの形成制御 (2012)
  • Author(s): 佐々木善浩
  • Organizer: 第61回高分子討論会
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学（愛知県）
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Presentation] Hybrid Organic-Inorganic Polysaccharide Nanogels toward Biomedical Applications (2012)
  • Author(s): Yoshihiro Sasaki
  • Organizer: KIFEE-Symposium 2012
  • Place of Presentation: NTNU, Norway
  • Year and Date: 2012-09-09
  • Invited
• [Presentation] バイオチップ創製に向けたリポソームネットワークアレイの構築 (2012)
  • Author(s): 佐々木善浩
  • Organizer: 東海高分子研究会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県）
  • Year and Date: 2012-06-02
  • Invited
• [Presentation] Protein-Crosslinked Nanogels for Potential Biomedical Applications (2012)
  • Author(s): Yoshihiro Sasaki
  • Organizer: 9th World Biomaterials Congress
  • Place of Presentation: New Century International Exhibition and Convention Center, China
  • Year and Date: 2012-06-01
• [Presentation] ビタミンB6エンジニアリング: ビタミンB6置換多糖によるタンパク質の熱安定化 (2012)
  • Author(s): 土戸優志
  • Organizer: 第61回高分子年次大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県）
  • Year and Date: 2012-05-31
• [Presentation] 両親媒性糖鎖置換ポリリジンナノゲルによるSiRNAデリバリーシステムの開発 (2012)
  • Author(s): 安岡潤一
  • Organizer: 第61回高分子年次大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県）
  • Year and Date: 2012-05-30
• [Presentation] 外部場による脂質ナノチューブネットワークの形成制御 (2012)
  • Author(s): 佐々木善浩
  • Organizer: 第61回高分子年次大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県）
  • Year and Date: 2012-05-29
• [Presentation] Nanotubulation of Surface-immobilized Liposomes under Shear Flow (2012)
  • Author(s): Yoshihiro Sasaki
  • Organizer: International Association of Colloid and Interface Scientists (IACIS)
  • Place of Presentation: Sendai Internationl Center, Japan
  • Year and Date: 2012-05-13
• [Presentation] Soft Nanoparticle-Based Organic-Inorganic Hybrid for Biomedical Applications (2011)
  • Author(s): Yoshihiro Sasaki
  • Organizer: The 1st International Symposium on Fusion Materials
  • Place of Presentation: Toba, Japan
  • Year and Date: 2011-10-18
• [Presentation] 生体応用を目的とした酸化鉄含有多糖ナノゲルハイブリッド粒子の作製と評価 (2011)
  • Author(s): 太田敬子, 片桐清文, 河本邦仁, 佐々木善浩, 黒須啓, 秋吉一成, 林幸壱朗
  • Organizer: 第60回高分子討論会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2011-09-30
• [Presentation] ビタミンB6エンジニアリング:タンパク質架橋ナノゲルの設計と機能 (2011)
  • Author(s): 土戸優志, 佐々木善浩, 由井伸彦, 澤田晋一, 秋吉一成
  • Organizer: 第60回高分子討論会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2011-09-29
• [Presentation] 両親媒性糖鎖置換ポリリジンナノゲルによる核酸デリバリーシステムの開発 (2011)
  • Author(s): 伊藤淑貴, 戸井田さやか, 澤田晋一, 佐々木善浩, 由井伸彦, 秋吉一成
  • Organizer: 第60回高分子討論会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2011-09-29
• [Presentation] ソフトナノ微粒子によるリン酸カルシウムのナノ構造制御 (2011)
  • Author(s): 黒須啓, 佐々木善浩, 山根説子, 澤田晋一, 秋吉一成
  • Organizer: 第60回高分子討論会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2011-09-28
• [Presentation] タンパク質架橋ナノゲルの機能評価 (2011)
  • Author(s): 土戸優志, 佐々木善浩, 秋吉一成
  • Organizer: 第21回バイオ高分子シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2011-07-25
• [Presentation] Protein-crosslinked Nanogel for Potential Biomedical Applications (2011)
  • Author(s): Yuji Tsuchido, Yoshihiro Sasaki, Shin-ichi Sawada, Kazunari Akiyoshi
  • Organizer: The 6th International Symposium on Integrated Molecular/Materials Engineering (ISIMME2011)
  • Place of Presentation: Beijing, China
  • Year and Date: 2011-06-07
• [Presentation] CpG DNA Delivery System using Functional Nanogels (2011)
  • Author(s): Jun-ichi Yasuoka, Shin-ichi Sawada, Yoshihiro Sasaki, Kazunari Akiyoshi
  • Organizer: The 6th International Symposium on Integrated Molecular/Materials Engineering (ISIMME2011)
  • Place of Presentation: Beijing, China
  • Year and Date: 2011-06-07
• [Presentation] 多糖ナノゲルによるリン酸カルシウムのナノ構造制御 (2011)
  • Author(s): 黒須啓, 佐々木善浩, 山根説子, 澤田晋一, 秋吉一成
  • Organizer: 第60回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2011-05-27
• [Presentation] 疎水化ヒアルロン酸-リン酸カルシウム複合ナノ粒子の合成 (2011)
  • Author(s): 山根説子, 日吉結姫, 黒須啓, 佐々木善浩, 澤田晋一, 秋吉一成
  • Organizer: 第60回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2011-05-26
• [Presentation] 機能化ナノゲルを用いた核酸デリバリー (2011)
  • Author(s): 伊藤淑貴, 戸井田さやか, 澤田晋一, 佐々木善浩, 秋吉一成
  • Organizer: 第60回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2011-05-25
• [Presentation] タンパク質架橋ナノゲルの設計と機能 (2011)
  • Author(s): 土戸優志, 佐々木善浩, 澤田晋一, 秋吉一成
  • Organizer: 第60回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2011-05-25
• [Book] 最先端材料システムOne Point (2012)
  • Author(s): 佐々木善浩
  • Publisher: 共立出版
• [Book] "自己組織化と機能材料",最先端材料システムワンポイントシリーズ (2012)
  • Author(s): 佐々木善浩, 秋吉一成
  • Total Pages: 10
  • Publisher: 共立出版