2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of new nanomaterials for application to cancer treatment and medical inspection devices
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18K04893
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| Research Institution | Toyo University |
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Principal Investigator |
水木 徹 東洋大学, バイオ・ナノエレクトロニクス研究センター, 研究助手 (80408997)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中島 義賢 大阪大学, ナノサイエンスデザイン教育研究センター, 特任准教授(常勤) (40408993)
モハメッド シェイク 東洋大学, 学際・融合科学研究科, 准教授 (50708609)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / 希少糖 / 酸化グラフェン / がん治療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究グループでは、がん治療（DDSの構築やナノ手術、温熱療法）や医療用検査デバイスへ応用可能な新規ナノ材料として、希少糖で修飾した材料の開発を独自に提案しており、本研究では希少糖で機能化されたグラフェン（RSfGO）の開発、機能解析およびそれらの応用を目的としている。本年度は研究実施計画に従い作製したRSfGOが生体に及ぼす影響の詳細な解析を行う予定であったが、使用していた酸化グラフェンの販売中止による他メーカー品への置き換えにより、新たに購入した酸化グラフェンでのRSfGOの合成から再度行うこととなった。そこで本年度は1.新たに入手した酸化グラフェンを用いての各種RSfGOの合成、2.新たに作成したRSfGOの表面物性解析、3.新たに作成したRSfGOの生体適合性の解析の3項目を主とし進めた。
1.これまでと同様の条件で作製した。これにより各種解析に十分な量のRSfGOを取得した。
2.新たに作製したRSfGOの表面物性解析はこれまでと同様に各種解析装置を用いて評価した。以前の酸化グラフェンで作製したものと比べデータの数値に大きな変化が見られたものの、RSfGOが作製できていることを示すデータが得られた。
3.生体適合性の解析には以前のサンプルで用いた羊赤血球、ヒト培養細胞、バクテリアを用い、以前の酸化グラフェンで作製したサンプルと比較すると数値は異なるが、側鎖となる希少糖の種類とそれらが細胞に及ぼす影響の面では同じ傾向の結果が得られることを確認した。さらにDLD-1（ヒト大腸がん細胞）やCCD 841 CoN（ヒト正常大腸由来細胞株）についてもRSfGOが生育に及ぼす影響の解析を行い、その差も解析しデータを蓄積した。
これらの結果は、将来的なRSfGOのがん治療や医療用検査デバイスの開発への応用にあたり、とても重要な結果である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究の主となる材料のひとつである酸化グラフェンにおいて、これまで使用していたメーカーの製品が販売中止となり他メーカー品への置き換えの必要となった。それにより置き換えた酸化グラフェンでのサンプル作成、評価が必要となり、研究の進捗に遅れが生じた。
新たに入手した酸化グラフェンは以前使用していた試薬と、サイズや表面の性状が異なるため、1. 新たに取得した酸化グラフェンを用いてのRSfGOの合成、2. RSfGOの表面物性解析、3. RSfGOの生体適合性の解析を行い、以前使用していた酸化グラフェンで作製したRSfGOで取得済みのデータとの比較を行った。一方でRSfGOの生体適合性の解析においては、これまでにも用いてきた羊血液由来の赤血球、ヒト培養細胞（IM-9（多発性骨髄腫・Bリンパ球様）、MCF-7（乳腺がん・上皮細胞様）、HCN-1A（脳神経・正常細胞））、バクテリア（Escherichia coli（大腸菌、グラム陰性）、Bacillus subtilis（枯草菌、グラム陽性）とともに、ヒト癌細胞および正常細胞由来の培養細胞株を複数種類追加し実験することで新たなデータを取得できた。
どの細胞を用いた結果でもRSfGOは表面に付与された希少糖の種類の違いにより、生体適合性や細胞毒性において大きく異なる影響を及ぼすことが確認された。また、異なる希少糖が付与されたRSfGOそれぞれの機能と、各種希少糖において報告されている機能では関連性が非常に低いことが示された。これらの結果は昨年度に行った研究のデータの正確性をさらにサポートするものとなった。
一方で、ベースとなる酸化グラフェンの違いがあっても、細胞への影響においては付与された希少糖の種類によって同じ影響を及ぼすことが確認できた。
本年度は、国際会議1件の発表を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度においては、今後のDDSやNIR photothermal therapyなどのがん治療への応用や医療用検査デバイスの作製に向けて、本年度既に進めてきたRSfGOの生体適合性の解析において、より多くの種類のヒト培養細胞（血球細胞、上皮細胞、内皮細胞など複数のがん細胞および正常細胞）を用いてデータを取得していく。
また、これまでの研究成果によりRSfGOは付与された希少糖の違いにより細胞毒性や生体適合性が大きく異なることがわかっているため、実験対象とする細胞株を選択して、a) 細胞死のタイプ（アポトーシスの誘導）、b) 細胞周期への影響、c) 代謝の抑制、d) 細胞膜へのダメージ、e) 発現タンパク質の変化などの、より詳細なデータの取得に努める。
一方で、将来的な医療用デバイス作製への応用に向け、余ったRSfGOを利用して電気的特性の測定も試みる。一般的に還元型酸化グラフェンはグラフェンと酸化グラフェンの中間的な性質を示す事が知られているが、電気的特性においても同様である。不導体である酸化グラフェンの電気的特性がRSfGOになることで変化しているか、希少糖の種類により違いはあるのか、非常に興味深いものであるとともに重要なデータとなる。
作製したRSfGOと得られた研究データをもとに、将来的ながん治療や医療用デバイスへの応用については本課題の研究分担者である中島 義賢博士（大阪大学ナノサイエンスデザイン教育研究センター）およびMohamed Sheikh Mohamed博士（東洋大学大学院学際・融合科学研究科）と密に連携を取り合い検討していく。
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| Causes of Carryover |
3月に参加を予定していた国内学会が中止となったためその分の旅費が残予算となった。
次年度の研究で細胞培養や各種解析用の試薬を中心に多くの物品費が必要となるため、本年度の残予算は有効に活用する予定である。
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Research Products
(1 results)
