2018 Fiscal Year Research-status Report
Ionization assist ability of magnetic nanoparticles and application for mass spectrometric imaging
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17K19073
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
一柳 優子 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (90240762)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 磁気微粒子 / イオン化支援機能 / 質量分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、磁気ナノ微粒子を用いて、従来では検出不可能であった質量領域におけるイオン化を実現させるとともに、質量分析スペクトルの高分解能化をはかることを目的としている。最終的にはすい臓がん細胞の高解像度の質量分析イメージングを実現し、がんの原因となる物質とその分布を明らかにし、新たな病理分析方法を提案するつもりである。
上記目標を踏まえて、１．磁気微粒子の作製、２．検体の選定、３．イオン化支援機能の確認、４．質量分析スペクトルの解析 を順次進めていった。
磁気微粒子には鉄の酸化物を主体として、一部の鉄イオンをニッケルイオンに置換したNiFe2O4(ニッケルフェライト)系の微粒子を新たにマトリックスとして作製した。検体としては、標準的な試薬であるアスピリンやコルヒチンを選んだ。マトリックスの粒径を3－10 nm程度に制御したところ、小さい径のものが、より検出能力があることが明らかになった。さらにアミノ基を修飾すると、よりイオン化支援機能が向上することもわかった。
また吸光度測定と粒度分布測定を行うことでイオン化支援機能の検出感度との相関を考察してみた。アミノ基を修飾したのち、フーリエ変換赤外線分光（FTーIR） 測定より N H の振動 のピークを確認することができ、アミノ基 の修飾が成功していることがわかった。粒度分布計での分析によると、アミノ基修飾後は、水中の分散性も向上していた。
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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
昨年度までに、アモルファスSiO2に内包されたTiO2ナノ微粒子を作製し、この微粒子が薬剤等の比較的低分子の検体を、イオン化することが可能なことが明らかになった。さらに、微粒子を覆うSiO2の層の厚みの違いにより、イオン化支援能が変化することも新たにわかった。しかしながら、より高分子の検体をイオン化し、検出することができれば、糖や脂質など、より幅広い情報を得ることができる。そこで、金属部分のチタン(Ti)の部分を、鉄(Fe),ニッケル(Ni)に変化させることを試み、さらにイオン化支援機能を向上させることを予想して、微粒子の表面に官能基を修飾する方法を取り入れた。
作製試料はアモルファスSiO2に内包されたNiFe2O3,ニッケルフェライトであり、この物質について、吸光度や分散性、さらに放射光を用いて局所構造の分析も行いイオン化支援機能との関係を解明していくことができた。微粒子の粒径も3-9 nmに制御することができ、その依存性も観察することができた。薬剤のコルヒチンを検出したところ、小さい粒径の3nmのものが高いイオン化支援機能を持つことが明らかになった。
さらにこれらの微粒子にアミノ基を修飾することを考えた。結果からはアミノ基を修飾することで、単体より５倍以上のS/N比を持つ、非常に優位な検出が可能になることを見出した。C-N結合が重要な役割を果たしている可能性もあり、イオン化のメカニズム解明に一歩前進できたといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
3d遷移金属を含む鉄酸化物のナノ微粒子は、イオン化支援機能を持つことがわかり、さらにアミノ基を修飾するとその機能が向上することが、今回の研究で明らかになった。アミノ基の構造が重要と考えられるため、検体側にN-Hを持つ物質を選んでその質量分析スペクトルを追っていくこともメカニズム解明の助けになると考えている。
また最終的にはすい臓がんを分析したいと考えているため、すい癌に特異的なタンパクを微粒子に修飾する試みも進行中である。富山大学医学部のすい癌専門の研究者とよりコンタクトをとり、議論しながら進めていきたい。
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