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光応答性ナノ材料による脂質二重膜構造変換とその医療応用

Publicly Offered Research

Project AreaDevelopment of Molecular Robots equipped with sensors and intelligence
Project/Area Number 25104514
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

村上 達也  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 特定拠点准教授 (90410737)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2014: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2013: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywordsバイオテクノロジー
Outline of Annual Research Achievements

ロッド状の金ナノ粒子である金ナノロッド(AuNR)は、生体に最も影響の少ない近赤外光を吸収し、高効率で発熱するナノ材料である。AuNRは他のナノ粒子と同様、その高い比表面積により凝集しやすい。特に生理的条件下では、容易に塩析する。本申請課題の目的、すなわちAuNRの光熱変換活性を利用する脂質二重膜構造の光制御、を実現するためには、まずAuNRを表面修飾し、分散安定化と脂質二重膜親和性付与を図る必要がある。申請者は、薬物送達キャリアとして、血清蛋白質である高比重リポ蛋白質(High-density lipoprotein, HDL)に注目し、様々な変異体を作製してきた。HDLはリン脂質二重膜と脂質結合蛋白質からなる。HDLにカチオン性ペプチドを融合した変異体は、オレイン酸で被覆したAuNRの表面に効率良く吸着し、約7 nmの比較的なめらかな有機層を形成した。このことから、AuNR表面は脂質二重膜(厚さ5 nm)で被覆されていると考えられた。この表面修飾AuNRを生細胞に作用させると、細胞毒性を示すことなく、細胞膜表面に効率良く吸着した。細胞膜表面のAuNRを透過型電子顕微鏡で観察すると、依然として有機層で被覆され、AuNR同士の凝集が抑制されていることが明らかになった。そしてこの細胞に近赤外レーザーを5秒間照射すると、細胞内への迅速なカルシウム流入が検出された。この流入は繰り返し光誘導することができた。この結果は、細胞膜表面に存在するAuNRの発熱によって、細胞膜に一過性のポアが形成されたことを示唆している。この手法の高い安全性は、HDL(変異体)の機能と相関している可能性がおり、今後の検討課題である。本手法は、新たな光誘導物質導入法になることが期待される。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2015 2014 2013 2011 Other

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (14 results) (of which Invited: 7 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Preparation of immunostiumulatory single-walled carbon nanotube/CpG DNA complexes and evaluation of their potential in cancer immunotherapy2014

    • Author(s)
      Zhou, S., Hashida, Y., Kawakami, S., Mihara, J., Umeyama, T., Imahori, H., Murakami, T. Yamashita, F. Hashida, M.
    • Journal Title

      International Journal of Pharmaceutics

      Volume: 471 Issue: 1-2 Pages: 214-223

    • DOI

      10.1016/j.ijpharm.2014.05.037

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mesoscopic Metal Nanoparticles Doubly Functionalized with natural and engineered lipidic dispersants for therapeutics2014

    • Author(s)
      Murakami, T., Nakatsuji, H., Morone, N., Heuser, J. E., Ishidate, F., Hashida, M., Imahori, H.
    • Journal Title

      ACS Nano

      Volume: 8 Issue: 7 Pages: 7370-7376

    • DOI

      10.1021/nn5024818

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Journal of Controlled Release2014

    • Author(s)
      Hashida, Y., Tanaka, H., Zhou, S., Kawakami, S., Yamashita, F., Murakami, T., Umeyama, T., Imahori, H., Hashida, M.
    • Journal Title

      Photo thermal ablation of tumor cells using a single-walled carbon nanotube-peptide composite

      Volume: 173 Pages: 59-66

    • DOI

      10.1016/j.jconrel.2013.10.039

    • Related Report
      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Exclusive Photothermal Heat Generation by a Gadolinium Bis(naphthalocyanine) Complex and Inclusion into Modified High-Density Lipoprotein Nanocarriers for Therapeutic Applications2013

    • Author(s)
      Mathew S, Murakami T, Nakatsuji H, Okamoto H, Morone N, Heuser JE, Hashida M, Imahori H.
    • Journal Title

      ACS Nano.

      Volume: 7(10) Issue: 10 Pages: 8908-16

    • DOI

      10.1021/nn403384k

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  • [Journal Article] Fabrication of Pure Nanodrugs of Podophyllotoxin Dimer and Their Anticancer Activity2013

    • Author(s)
      Y. Ikuta, Y. Koseki, T. Murakami, M. Ueda, H. Oikawa, H. Kasai
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 48 Issue: 8 Pages: 900-901

    • DOI

      10.1246/cl.130224

    • NAID

      10031189289

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  • [Journal Article] Helicity Selective Photoreaction of Single-walled Carbon Nanotubes with Organosulfur Compounds in the Presence of Oxygen2013

    • Author(s)
      Maeda, Y.; Higo, J.; Amagai, Y.; Matsui, J.; Ohkubo, K.; Yoshigoe, Y.; Hashimoto, M.; Eguchi, K.; Yamada, M.; Hasegawa, T.; Sato, Y.; Zhou, J.; Lu, J.; Miyashita, T.; Fukuzumi, S.; Murakami, T.; Tohji, K.; Nagase, S; Akasaka, T.
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 135 Issue: 16 Pages: 6356-6362

    • DOI

      10.1021/ja402199n

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  • [Journal Article] Caboxylated SiO2-coated alpha-Fe nanoparticles: towards a versatile platform for biomedical applications2013

    • Author(s)
      Kohara, K.; Yamamoto, S.; Seinberg, L.; Murakami, T.; Tsujimoto, M.; Ogawa, T.; Kurata, H.; Kageyama, H.; Takano, M.
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 49 Issue: 25 Pages: 2563-2565

    • DOI

      10.1039/c3cc39055a

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  • [Journal Article] Single-walled carbon nanohorns as drug carriers : adsorption of prednisolone and anti-inflammatory effects on arthritis2011

    • Author(s)
      Nakamura M., Tsuchida K., 他6名
    • Journal Title

      Nanotechnology

      Volume: 22巻 Issue: 46 Pages: 465102-465102

    • DOI

      10.1088/0957-4484/22/46/465102

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      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
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  • [Presentation] Enhancement of Photodynamic Effects of Single-Walled Carbon Nanotubes via Chirality Enrichment2015

    • Author(s)
      福田 亮介、中辻 博貴、梅山 有和、今堀 博、村上 達也
    • Organizer
      日本化学会第95回春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学 船橋キャンパス(千葉県船橋市)
    • Year and Date
      2015-03-29
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  • [Presentation] 環拡張ポルフィリン結合リポ蛋白質による持続的光線温熱効果と磁気共鳴イメージング2014

    • Author(s)
      村上 達也、東野 智洋、中辻 博貴、稲田 真実、岡本 陽己、今堀 博
    • Organizer
      第36回日本バイオマテリアル学会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • Year and Date
      2014-11-17
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  • [Presentation] 光熱変換ナノ材料の細胞膜精密配置による痛み受容体TRPV1の光制御2014

    • Author(s)
      中辻 博貴、沼田 朋大、高野 勇太、森 泰生、今堀 博、村上 達也
    • Organizer
      第36回日本バイオマテリアル学会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • Year and Date
      2014-11-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 半導体性および金属性単層カーボンナノチューブの近赤外光応答性とその殺細胞活性2014

    • Author(s)
      村上 達也
    • Organizer
      第1回ナノカーボンバイオシンポジウム
    • Place of Presentation
      東京大学 本郷キャンパス(東京都文京区)
    • Year and Date
      2014-09-02
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] (26)pH応答性高比重リポタンパク質の作製とDDS応用2014

    • Author(s)
      村上 達也、Hyungjin Kim、岡本 陽己、Arnaud E. Felber、Anna Polomska、諸根 信弘、John E. Heuser、Jean-Christophe Leroux
    • Organizer
      日本バイオマテリアル学会 第9回関西若手研究発表会
    • Place of Presentation
      京都大学 桂キャンパス(京都府京都市)
    • Year and Date
      2014-08-05
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of pH-dependent endosomolytic high-density lipoprotein nanoparticles2014

    • Author(s)
      H. Kim, H. Okamoto, A. E. Felber, A. Polomska, J.-C. Leroux, and T. Murakami
    • Organizer
      第30回日本DDS学会学術集会
    • Place of Presentation
      慶應大学 芝共立キャンパス(東京都港区)
    • Year and Date
      2014-07-31
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] カーボンナノチューブの光線力学効果2014

    • Author(s)
      村上 達也、稲田 真実、中辻 博貴、梅山 有和、今堀 博
    • Organizer
      第30回日本DDS学会学術集会
    • Place of Presentation
      慶應大学 芝共立キャンパス(東京都港区)
    • Year and Date
      2014-07-30
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞接着性金ナノロッドの作製と細胞膜蛋白質の光制御への応用2014

    • Author(s)
      中辻博貴
    • Organizer
      日本化学会第94回春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
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  • [Presentation] ナノテクノロジーを用いた難病治療法の開発に向けて2013

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      村上達也
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      福井プロジェクト・グループ主催 岡山大学・岡山理科大学・津山工専 Tryアングル・インターネット講演会
    • Place of Presentation
      津山工専
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      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 光応答性ナノ材料による細胞工学と難病治療2013

    • Author(s)
      村上達也
    • Organizer
      第10回光科学若手研究会
    • Place of Presentation
      京都大学宇治キャンパス
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    • Invited
  • [Presentation] カーボンナノチューブの光線力学効果と殺細胞活性2013

    • Author(s)
      村上達也
    • Organizer
      第29回日本DDS学会学術集会
    • Place of Presentation
      京都テルサ
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  • [Presentation] サンドイッチ型ナフタロシアニン錯体内包リポ蛋白質の光照射による熱選択的産生と殺細胞活性2013

    • Author(s)
      村上達也
    • Organizer
      第35回日本バイオマテリアル学会大会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀
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  • [Presentation] カチオン性ペプチド融合高比重リポタンパク質の開発2013

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      Hyungjin Kim
    • Organizer
      第35回日本バイオマテリアル学会大会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀
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      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Enhancement of Photodynamic Effect by Single Chirality Separation of Semiconducting Single-walled Carbon Nanotubes: Application to Photodynamic Therapy2013

    • Author(s)
      村上達也
    • Organizer
      CBI学会2013年大会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀
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      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Remarks] iCeMS村上グループ

    • URL

      http://www.murakami.icems.kyoto-u.ac.jp/

    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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