テンプレートを用いて構造制御されたマグネタイトナノ粒子の創成と磁気的特性解明

• Project Area: Fusion Materials: Creative Development of Materials and Exploration of Their Function through Molecular Control
• Project/Area Number: 25107727
• 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: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 宮崎 敏樹 九州工業大学, 生命体工学研究科(研究院), 准教授 (20324973)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2014: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2013: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: 酸化鉄 / 有機修飾 / 微小球 / がん温熱治療 / マグネタイト / テンプレート / 結晶構造 / 磁気的特性

Outline of Annual Research Achievements

各種有機高分子を共存させた条件でマグネタイト結晶の水溶液プロセス合成を試みた。まず星型高分子を上記の系に添加したところ，マグネタイト結晶形成自体に変化はなかったものの，結晶粒径がやや小さくなる結果となった。これはマグネタイト結晶核への星型高分子の結合により，結晶核成長が抑制されたためと推測される。さらに，らせん状高分子であるDNAを種々の濃度で添加すると，濃度増加につれてマグネタイトの結晶性や生成量が低下し，代わってヘマタイトの生成が認められる傾向にあった。これらの高分子添加は酸化鉄の形態や結晶相に大きな影響を与えることを示している。
さらに，これまでに得られたマグネタイトナノ粒子をもとに微小球を作製するとともに，その薬剤徐放特性を調べた。水溶液プロセスで得られたマグネタイトナノ粒子をW/Oエマルションの水相中に分散させ，これをブタノール中にて脱水凝固させることで，マグネタイト単独，あるいはマグネタイト-多糖類ハイブリッドからなる，直径数～数十ミクロンの真球状粒子が得られた。球状粒子の粒径はエマルション作製時の攪拌速度や界面活性剤濃度によって大きく変化することが分かった。すなわち，速い攪拌速度あるいは高い界面活性剤濃度は，球状粒子の平均粒径を小さくする傾向にあった。骨腫瘍や骨粗鬆症の主要薬剤であるビスホスホネートをマグネタイト微小球に含浸により担持させ，生理食塩水中での放出挙動を調べた。その結果，微小球は7日以上にわたってビスホスホネート薬剤を徐放し続けることが明らかとなった。これは正に帯電しているマグネタイト表面に，負に帯電したリン酸基を有するビスホスホネートがイオン間あるいはイオン-双極子間相互作用により強固に結合したためであると推測される。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Yttrium phosphate microspheres with enriched phosphorus content prepared for radiotherapy of deep-seated cancer (2014)
  • Author(s): T. Miyazaki, T. Tanaka, Y. Shirosaki and M. Kawashita
  • Journal Title: Ceram. Int. Volume: 40 Issue: 9 Pages: 15259-15263
  • DOI: 10.1016/j.ceramint.2014.07.018
  • NAID: 120005890542
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Effects of organic polymer addition in magnetite synthesis on its crystalline structure (2014)
  • Author(s): Y. Kuwahara, T. Miyazaki, Y. Shirosaki and M. Kawashita
  • Journal Title: RSC Adv. Volume: 4 Issue: 45 Pages: 23359-23363
  • DOI: 10.1039/c4ra02073a
  • NAID: 120005890544
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 人工材料（無機） (2014)
  • Author(s): 宮崎敏樹，桑原良光
  • Journal Title: 人工臓器 Volume: 43 Pages: 194-196
  • NAID: 130004912110
• [Journal Article] Fabrication of Yttrium Phosphate Microcapsules by an Emulsion Route for in situ Cancer Radiotherapy (2014)
  • Author(s): T. Miyazaki, T. Suda, Y. Shirosaki and M. Kawashita
  • Journal Title: J. Med. Biol. Eng. Volume: 34 Issue: 1 Pages: 14-17
  • DOI: 10.5405/jmbe.1451
  • NAID: 120005890549
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Adsorption characteristics of bovine serum albumin onto alumina with a specific crystalline structure (2014)
  • Author(s): M. Kawashita, J. Hayashi, Z. Li, T. Miyazaki, M. Hashimoto, H. Hihara, H. Kanetaka
  • Journal Title: J. Mater. Sci.: Mater. Med. Volume: 25 Issue: 2 Pages: 453-459
  • DOI: 10.1007/s10856-013-5086-z
  • NAID: 120005890543
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Deposition of hydroxyapatite on SiC nanotubes in simulated body fluid (2014)
  • Author(s): T. Taguchi, T. Miyazaki, S. Iikubo, K. Yamaguchi
  • Journal Title: Mater. Sci. Eng. C Volume: 34 Pages: 29-34
  • DOI: 10.1016/j.msec.2013.10.007
  • NAID: 120005890541
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Carboxymethyldextran/magnetite hybrid microspheres designed for hyperthermia (2013)
  • Author(s): T. Miyazaki, S. Anan, E. Ishida and M. Kawashita
  • Journal Title: J. Mater. Sci.: Mater. Med. Volume: 24 Issue: 5 Pages: 1125-1129
  • DOI: 10.1007/s10856-013-4874-9
  • NAID: 120005646807
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of Autoclave and Hot Water Treatments on Surface Structure and <i>In Vitro</i> Apatite-Forming Ability of NaOH- and Heat-Treated Bioactive Titanium Metal (2013)
  • Author(s): M. Kawashita, N. Matsui, T. Miyazaki and H. Kanetaka.
  • Journal Title: MATERIALS TRANSACTIONS Volume: 54 Issue: 5 Pages: 811-816
  • DOI: 10.2320/matertrans.M2013021
  • NAID: 10031168430
  • ISSN: 1345-9678, 1347-5320
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Self-activated mesh device using shape memory alloy for periosteal expansion osteogenesis (2013)
  • Author(s): Yamauchi K, Takahashi T, Tanaka K, Nogami S, Kaneuji T, Kanetaka H, Miyazaki T, Lethaus B, Kessler P
  • Journal Title: J Biomed Mater Res B Appl Biomater Volume: Jan 29 Issue: 5 Pages: 1050-8
  • DOI: 10.1002/jbm.b.32876
  • NAID: 120005890539
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Apatite mineralization behavior on polyglutamic acid hydrogels in aqueous condition : effects of molecular weight (2013)
  • Author(s): T. Miyazaki, J. Mukai, E. Ishida and C. Ohtsuki
  • Journal Title: Bio-Med. Mater. Eng. Volume: 23 Issue: 5 Pages: 339-347
  • DOI: 10.3233/bme-130758
  • NAID: 120005890540
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation and in vitro apatite-forming ability of porous and non-porous titania microspheres (2013)
  • Author(s): Z. Li, T. Miyazaki and M. Kawashita
  • Journal Title: Journal of the Ceramic Society of Japan Volume: 121 Issue: 1417 Pages: 782-787
  • DOI: 10.2109/jcersj2.121.782
  • NAID: 130004480218
  • ISSN: 1348-6535, 1882-0743
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Biohydrogen production from oil palm frond juice and sewage sludge by a metabolically engineered Escherichia coli strain (2013)
  • Author(s): Nazlina Haiza Mohd Yasin, M. Fukuzaki, T. Maeda, T. Miyazaki, Che Mohd Hakiman Che Maail, H. Ariffin, T.K. Wood
  • Journal Title: Int. J. Hydrogen Energy Volume: 38 Issue: 25 Pages: 10277-10283
  • DOI: 10.1016/j.ijhydene.2013.06.065
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Biomineralization on chemically synthesized collagen containing immobilized poly-γ-glutamic acid (2013)
  • Author(s): Toshiki Miyazaki, Akimasa Kuramoto, Atsuhide Hirakawa, Yuki Shirosaki and Chikara Ohtsuki
  • Journal Title: Dental Materials Journal Volume: 32 Issue: 4 Pages: 544-549
  • DOI: 10.4012/dmj.2012-324
  • NAID: 10031178635
  • ISSN: 0287-4547, 1881-1361
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of ammonia or nitric acid treatment on surface structure, in vitro apatite formation, and visible-light photocatalytic activity of bioactive titanium metal (2013)
  • Author(s): M. Kawashita, N. Matsui, T. Miyazaki and H. Kanetaka.
  • Journal Title: Colloids Surf. B Volume: Vol. 111 Pages: 503-508
  • DOI: 10.1016/j.colsurfb.2013.06.049
  • NAID: 120005890545
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The investigation of bioactivity and mechanical properties of glass ionomer cements prepared from Al2O3-SiO2 glass and poly(γ-glutamic acid) (2013)
  • Author(s): J. Liu, Y. Kuwahara, Y. Shirosaki and T. Miyazaki
  • Journal Title: J. Nanomater. Volume: 2013 Issue: 1
  • DOI: 10.1155/2013/168409
  • NAID: 120005890536
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 純鉄微粒子と高分子からなるガン温熱治療用微小球の作製 (2014)
  • Author(s): 岡村康平，宮崎敏樹，城崎由紀，川下将一
  • Organizer: 第18回生体関連セラミックス討論会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2014-12-05
• [Presentation] 有機分子を添加して作製した酸化鉄ナノ粒子の微細構造と磁気的特性 (2014)
  • Author(s): 桑原良光，宮崎敏樹，城﨑由紀，劉耕慈，川下将一
  • Organizer: 第18回生体関連セラミックス討論会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2014-12-05
• [Presentation] 多糖類-マグネタイトハイブリッド微小球の作製 (2014)
  • Author(s): 宮崎敏樹，城崎由紀，川下将一
  • Organizer: 第63回高分子討論会
  • Place of Presentation: 長崎大学
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] Preparation of Yttrium Phosphate Microspheres with High Phosphate Content (2014)
  • Author(s): T. Miyazaki, T. Tanaka, Y. Shirosaki and M. Kawashita
  • Organizer: IUMRS-ICA2014
  • Place of Presentation: 福岡大学
  • Year and Date: 2014-08-24 – 2014-08-29
• [Presentation] Organic-inorganic Interaction in Magnetite-polymer Composites (2013)
  • Author(s): T. Miyazaki
  • Organizer: Composites at Lake Louise 2013
  • Place of Presentation: Lake Louise, Canada
  • Invited
• [Presentation] Apatite-polypeptide hybrids as novel biomaterials (2013)
  • Author(s): T. Miyazaki
  • Organizer: THERMEC2013
  • Place of Presentation: Las Vegas, USA
  • Invited
• [Presentation] Effect of Organic Reagent Addition in Magnetite Synthesis on Its Crystalline Structure (2013)
  • Author(s): Y. Kuwahara, T. Miyazaki, Y. Shirosaki and M. Kawashita
  • Organizer: 13th Asian BioCeramics Symposium
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] Bioactivity and mechanical properties of glass ionomer cements containing Al2O3-SiO2 glass and poly(γ-glutamic acid) (2013)
  • Author(s): J. Liu, Y. Kuwahara, Y. Shirosaki and T. Miyazaki
  • Organizer: 13th Asian BioCeramics Symposium
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] Drug Release Behavior of Magnetite Microspheres (2013)
  • Author(s): T. Miyazaki, T. Inoue, Y. Shirosaki, M. Kawashita, T. Matsubara and A. Matsumine
  • Organizer: 25th European Conference on Biomaterials
  • Place of Presentation: Madrid, Spain
• [Presentation] チタンの結晶組織が擬似体液環境下でのアパタイト形成能に及ぼす影響 (2013)
  • Author(s): 佐々木駿，宮崎敏樹，城﨑由紀，横山賢一，川下将一
  • Organizer: 第35回日本バイオマテリアル学会大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Book] 体内埋め込み医療材料の開発とその理想的な性能・デザインの要件 (2013)
  • Author(s): 宮崎敏樹
  • Total Pages: 440
  • Publisher: 技術情報協会
• [Book] Hydroxyapatite Coatings for Biomedical Applications (2013)
  • Author(s): T. Miyazaki and M. Kawashita
  • Total Pages: 445
  • Publisher: CRC Press
• [Remarks] 宮崎研究室
  • URL: http://www.life.kyutech.ac.jp/~tmiya/
• [Remarks] 宮崎研究室
  • URL: http://www.life.kyutech.ac.jp/~tmiya/