2016 Fiscal Year Annual Research Report
抗菌光線力学療法のための新しい光増感性金ナノクラスターの開発
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15H03520
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
川崎 英也 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (50322285)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮治 裕史 北海道大学, 大学病院, 講師 (50372256)
大坂 一生 北陸先端科学技術大学院大学, ナノマテリアルテクノロジーセンター, 講師 (90550244)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 金ナノクラスター / 光増感剤 / PDT |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、1O2を生成する生体親和性の高い牛血清アルブミン保護金クラスターと光増感剤であるメチレンブルーを複合化(BSA-AuNCs/MB複合体)した新規な光増感剤を開発した。BSA-AuNCs/MB複合体におけるエネルギー移動(FRET)を用いた1O2生成能の向上を実現した。BSA-AuNCs/MB複合体では、FRETが効率的に起こるための以下の条件を満たすことを明らかにした。(i)ドナー（BSA-AuNCs)が蛍光発光をすること、(ii)ドナーの蛍光スペクトルとアクセプター（MB)のUV-Vis吸収スペクトルが重なりをもつこと、(iii)ドナーとアクセプターの間の距離が<8 nmであること、である。
BSA-AuNCs/MB複合体について，白色LED照射下における1O2生成能を調べた。その結果、BSA-AuNCs単体やMB単体に比べて、0.1:1(＝BSA-AuNCs:MB)組成のBSA-AuNCs/MB複合体では，1O2の発生効率Qが増大した。1O2の発生効率Qは， BSA-AuNCs(Q=0.4%)，MB(Q=55%)，BSAAuNCs/MB複合体(0.1:1)(Q=73%)となった．これは，AuNCsからMBへのエネルギー移動により，MBの1O2生成効率が増大したためと解釈された。また、BSA-AuNCs/MB複合体を用いた白色LEDを用いた抗菌光線力学療法 (a-PDT)を検討した。その結果、歯周病菌に対して、in vitroで適用した歯周病菌に対して，BSA-AuNCs単体やMB単体に比べて、BSA-AuNCs/MB複合体は高い抗菌能を示すことが明らかとなった。
以上の結果から，BSA-AuNCs/MB複合体を構築することで，エネルギー移動を利用した高効率な1O2生成能を有する新規光増感剤を開発することができた。
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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
本年度の目標は、高効率な1O2生成能を有する金ナノクラスター含有タンパク質複合体の創成、及び金ナノクラスター含有タンパク質複合体の光増感作用による歯周病菌の抗菌・殺菌能(a-PDT)の検証であった。1O2の発生効率Qが70％を超える高効率な1O2生成能を有する金ナノクラスター含有複合体を見出したこと、及び歯周病菌に対してa-PDT効果を実証できたことから、おおむね本研究は順調に進んでいるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
金ナノクラスターを包含した天然高分子ゲル（金ナノクラスター含有型充填剤）の創製と光励起金ナノクラスターの殺菌効果（a-PDT)の検討
a-PDTの実用化利用に向けて、金ナノクラスターを包含した天然高分子ゲルを調製する。光励起した金ナノクラスター存在下で細胞増殖試験、歯周病原因菌を含む種々の細菌に対するa-PDTによる殺菌効果を評価し、歯周病治療における有用性を検討する。金ナノクラスター含有型充填剤は、天然高分子ゲルをベースとし、金ナノクラスターを均一に分散したものである。金ナノクラスター含有型充填剤の調製において、使用する天然高分子は、キチン・キトサンを用いる。金ナノクラスター含有型充填剤の調製方法としては、天然高分子のゾル溶液にグルタチオン保護金ナノクラスターを含浸させ、ゲル化剤を添加してゲル化することで、金ナノクラスター含有型充填剤を調製する。更に、有機色素を含有した金ナノクラスターを包含天然高分子ゲルで期待されるFRET効果により、高い1O2発生効率を実現し、1O2による細胞増殖抑制効果、歯周病原因菌を含む種々の細菌に対する殺菌効果をin vivo/vitro条件で明らかにする。キチン・キトサンの利用により、(i)歯周病によりダメージを受けた歯根膜、歯肉、歯槽骨などの歯周組織の再生と、(ii)歯周病菌に対する殺菌作用、の二つの機能を併せ持つ金ナノクラスター含有型充填剤を用いたa-PDT法が期待される。さらに、キチン・キトサンは生分解性を有するため、歯根膜や骨細胞の浸潤後には生体内で吸収、分解されるために歯周組織の再生・治癒を阻害せず、治療後は歯周病罹患前となんら変わりのない組織に置き換わり、歯根膜や骨機能も障害前の機能を発揮すると期待している。
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[Journal Article] High molecular weight organic compounds (HMW-OCs) in severe winter haze: Direct observation and insights on the formation mechanism2016
Author(s)
F. K. Duan, K. B. He, Y. L. Ma, T. Ihozaki, H. Kawasaki, R. Arakawa, S. Kitayama, K. Tujimoto, T Huang, T. Kimoto, H. Furutani, M. Toyoda
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Journal Title
Environmental Pollution
Volume: 218
Pages: 289-2965
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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