2016 Fiscal Year Research-status Report
ナノ領域のみを加熱する光熱変換素子の開発と医療応用
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15K04679
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
柳谷 伸一郎 徳島大学, 大学院理工学研究部, 助教 (40314851)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 信夫 徳島大学, 大学院理工学研究部, 教授 (60170461)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 光熱治療 / プラズモニクス / マイクロバブル / 金ナノ粒子 / 表皮角層細胞 / グラフェン / 原子間力顕微鏡法 / 光学顕微鏡法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、金ナノ粒子の表面プラズモン共鳴現象を利用したファイバー型ナノ光加熱治療素子の実現へ向け、1．デバイス設計、2．ナノ光熱力学の基礎研究、3．生体物質の力学特性評価の分野について研究を行った。当該年度で報告した研究成果としては以下の通りである。
1．金ナノ粒子、マイクロガラスビーズによるグラフェン/SiCの表面増強ラマン効果についての雑誌論文が昨年度印刷中であったものが出版された。ガラスビーズのレンズ効果と金ナノ粒子の表面増強ラマン効果に寄ってグラフェンD, Gバンドのラマン散乱強度が増強されたことを明らかにし、金ナノ粒子分散マイクロガラスビーズがプラズモン素子として有効であることが確認された。
2．金ナノ粒子加熱によるアルコールマイクロバブルの生成速度、寿命について学会発表を行った。バブルの寿命やサイズはアルコール濃度に依存して増加しており、バブルの表面自由エネルギーやバブルの生成エンタルピーによって説明できることを明らかにした。また、それとは別に、特に寿命においてアルコール濃度３０％付近での寿命の増加が観察され、２相液体中で発生したバブルと界面付近の溶液で相図にしたがう濃度変化が起こると仮定することでよく説明ができる事を明らかにした。
3．原子間力顕微鏡を使った表皮角層細胞の力学特性のナノ解析についての学会発表を行った。当該年度においては、角層細胞を硬さを制御したゲルシートに貼付し、フォースカーブの押し込み距離の増加及びヤング率の誤差の軽減についての報告を行った。また、レーザーによって角層細胞に1μm程度の損傷箇所を原子間力顕微鏡像、フォースカーブ、ラマン分光測定から検討を行った。
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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
本研究では、金ナノ粒子の表面プラズモン共鳴現象を利用したファイバー型ナノ光加熱治療素子の実現へ向け、1．デバイス設計、2．ナノ光熱力学の基礎研究、3．生体物質の力学特性評価の分野について研究を行った。
1．設計：金ナノ粒子吸着したマイクロガラスビーズの作製を行った。マイクロガラスビーズの粒径やレーザー強度依存性について定性的な知見が得られたので、２０１７年度に成果報告を行う予定である。
2,3．光熱力学、力学特性評価：表皮角層細胞のレーザー焼灼について検討を行った。レーザーによって孔があき、その周囲数十nmで熱変性と思われる弾性力の増加とラマンスペクトルの変化が観察された。本成果については３月に学会発表を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、金ナノ粒子の表面プラズモン共鳴現象を利用したファイバー型ナノ光加熱治療素子の実現へ向け、1．デバイス設計、2．ナノ光熱力学の基礎研究、3．生体物質の力学特性評価の分野について研究を行う。
1．設計：２０１７年度では、マイクロガラスビーズ上の金ナノ粒子のレーザー照射時の散乱光強度分布、熱分布について、計算機実験と実証実験を行う。また、ファイバーから照射された光についても計算機実験を行う。また、デバイス化のための金ナノ粒子－透明薄膜のプラズモニクスについての研究を行う。
2．光熱力学：引き続き、光プラズモニクスより発生する熱の分布を確認するために、バブルの生成についての検討を行う。
3．力学特性評価：２０１７年度はレーザー損傷した表皮角層細胞の原子間力顕微鏡を使った研究を引き続き行う。また、金ナノ粒子分散マイクロガラスビーズを使い、光加熱された角層細胞の硬さ変化についての測定について研究を行う。
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| Causes of Carryover |
第64回応用物理学会春季大会の旅費が旅行日程の関係で支払いが２０１７年４月に持ち越されたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
４月に支払い済みである。
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