2016 Fiscal Year Research-status Report
バイオイメージングへの応用に向けたコロイド状メソポーラスシリカ粒子の外表面被覆
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15K13809
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
黒田 一幸 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90130872)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | メソポーラスシリカナノ粒子 / バイオイメージング / 温度応答性色素 / 外表面被覆 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 研究目的 :複雑な生命現象の解析に向け、蛍光プローブを用いて位置情報と温度を同時に定量的に得る手法の確立が重要性を増しており、温度応答性蛍光色素と担体との複合化が検討されてきた。しかし、これまで生体安定性と温度感受性を両立したプローブ担体は無く、温度を定量的に長期間評価することは困難であった。本研究では、コロイド状メソポーラスシリカ粒子(CMS)へ温度応答性蛍光色素を導入し、細孔内部に閉じ込めることで理想的バイオプローブ担体を作製する。
2. 研究手法 : CMS の細孔内部に温度応答性蛍光色素を導入した後に、CMS の内部空間を維持しつつ粒子表面を選択的にシリカで被覆する。これにより、温度応答性蛍光色素を外部環境の影響から遮断可能かつ、生体安定性と温度感受性を両立した理想的バイオイメージング担体を作製する。
3. 研究成果: 昨年度はCMSのメソ細孔空間を残しつつ、粒子の外表面のみをシリカで被覆する条件を確立した。さらに、色素を多く導入するための中空空間を持つCMSを簡便に作製する手法を確立した。本年度はCMS内部に色素を導入したのちに、メソ細孔空間を残しつつ表面被覆をすることで、色素の閉じ込めに成功した。得られたCMSはデンスナノ粒子に色素を導入した場合と比較して高い温度応答性を保持しており、メソ細孔内部に色素を入れることが温度応答性の保持に有用であることが明らかとなった。得られたCMSはバイオプローブとしての利用が期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
メソポーラスシリカナノ粒子への色素導入および閉じ込め条件の探索に2年間の実験を必要とする計画を立てていたが、効率的に実験を進めた結果、本年度の後半には色素をメソポーラスシリカナノ粒子の空間内部に閉じ込めることに成功した。さらには、温度応答性の調査まで行っており、細孔内に閉じ込めた色素は運動性を保持していることが確認できた。これにより、メソポーラスシリカナノ粒子は優れたバイオイメージング担体として利用可能である可能性を示した。これらの研究成果は既に論文として発表もしており、本研究課題は当初の計画以上に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題を更に推し進めるため、色素の導入量増加を目指して中空粒子への色素導入を試みる。申請者はCMSに架橋型有機シロキサンを被覆するだけで、自発的にシリカが溶解・再析出して中空構造のコロイド状有機シロキサンナノ粒子が出来る条件を明らかにしつつある。この手法は非常に簡便かつ温和な条件でCMSが作製できるうえ、事前にCMS内部に蛍光色素を導入することで、簡便に中空空間内部に色素を封入できることが期待される。
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| Causes of Carryover |
メソポーラスシリカナノ粒子への色素導入および閉じ込め条件の探索に2年間の実験を必要とする計画を立てていたが、効率的に実験を進めた結果、2年目の後半には色素をメソポーラスシリカナノ粒子の空間内部に閉じ込めることに成功するとともに直接経費を節約できた。これらの成果を踏まえ、中空粒子内部への色素の閉じ込めや論文執筆などの推進に向けて、補助事業期間の延長をしたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
メソポーラスシリカナノ粒子の合成に必要なガラス器具や試薬、透析膜を消耗品として購入する。また、粒子の構造解析には、TEM, SEM, 固体NMR など様々な分析機器を使用するため、分析機器の使用料を申請する。研究成果を学会等で発表するため、旅費を申請する。
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