2018 Fiscal Year Research-status Report

Exploration of luminescent nanomaterials responsive to bremsstrahlung photons for effective radiotherapy

Research Project

Project/Area Number	17K19103
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	小阪田泰子大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (00579245)
Project Period (FY)	2017-06-30 – 2020-03-31
Keywords	放射線 / X線 / ナノ材料 / クラスター / 発光
Outline of Annual Research Achievements	放射線治療は、外科的な手術や化学療法と共にがんに対する主要な治療法の一つと言える。現在の放射線治療では、医療用LINACからの数MeVの電子を金属ターゲットに当てて生成するX線や電子線 (以下、制動放射光子)を、4-5回/週の頻度で照射する必要がある。この回数の照射を減らすことができれば、患者への負担が減る。その方法の一つに、治療効果の高い放射線治療法の開発が望まれ、特に選択性という点では、化学反応を用いた光線力学療法 (PDT)や化学療法との組み合わせが重要になる。しかしながら、現在のところ、選択的な放射線応答性を有する化学技術があまりなく、今後の開発が望まれていた。申請者は、そのような背景の元、これまでに、放射線を用いた疾病診断に向けた生体深部イメージング・治療を実現するために、硬X線応答可視光発光材料の開発を行った。具体的には、生体親和性の高いポリマー粒子や金クラスターなどのナノ材料が利用できることを見いだした。しかしながら、それらの発光のメカニズムに関しては不明な点も多く、さらなる調査が必要であった。特に硬Ｘ線励起での発光機構の解明は、今後治療の選択性を向上させる上で重要な課題の一つであった。そこで、本年度は、金クラスターの発光に関して詳細に調べ、紫外線光による励起での発光効率やそれらの構造と、放射線照射発光の相関について調べた。具体的には、生体分子を用い金クラスターを合成し、それらの600 nm以上の可視光領域に発光を有する種々の金クラスターで網羅的に比較を行い、その発光特性について調べた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 計画していた材料のうち、高い水溶性・高発光量子収率・様々な発光波長を有するものとして、概ね予定していた合成は完了し、現在その放射線応答を調査しているため。
Strategy for Future Research Activity	これまでに調査した、金クラスターの発光に関して、紫外線光による励起での発光効率やそれらの構造と、放射線照射発光の相関についてをまとめた論文を執筆中である。具体的には、生体分子を用い金クラスターを合成し、それらの600 nm以上の可視光領域に発光を有する種々の金クラスターで網羅的に比較を行い、その発光特性についてまとめる。またイリジウム錯体の系についても同様に種々の光化学、放射線化学特性との相関を調べ、目的とした放射線応答性材料としての設計指針を得る。
Causes of Carryover	合成材料の生体物質の入手が国産に繰り替えたため、安価になったことと、国際共同研究に向けた米国出張を含む放射線応答性実験を次年度にずらしたため、