2020 Fiscal Year Research-status Report
界面活性剤を含まないナフタロシアニンナノ粒子の作製と光音響イメージングへの応用
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19K05398
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
和田 裕之 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (00422527)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | レーザー / ナノ粒子 / 近赤外光 / 光音響 / フタロシアニン / ナフタロシアニン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度には、高い近赤外光の吸収特性と生体親和性をもつナフタロシアニン、フタロシアニンのナノ粒子を作製し、その特性を調べた。
銅ナフタロシアニンは、レーザー照射時間を増加させると、1分程度の照射により電子顕微鏡観察による1次粒径と動的光散乱法による2次粒径が著しく減少し、その後は一定になることが分かった。ラマン散乱では、原料粉末と生成ナノ粒子でほとんど変化がなく、組成変化はほとんどしていないものと考えられる。これに対して、ナノ粒子分散水溶液の吸収スペクトルは、700 nmと800 nmにピークを示し、照射時間の増加とともに、生成量の増加に起因して吸収強度が増加し、2つのピークの比は減少した。また、粉末X線回折ではもピークシフトが観察され、吸収スペクトルとあわせて、レーザー照射による結晶構造変化が示唆された。銅ナフタロシアニンナノ粒子の光音響信号を測定したところ、一般的にバイオイメージングのマーカーとして使用されているインドシアニングリーンより、同濃度で高い信号強度が得られた。
塩化アルミニウムフタロシアニンは、レーザー照射時間を増加させると、1次粒径、2次粒径共に減少し、柱状の原料粉末が減少した。照射時間の増加とともに、生成量の増加により吸収スペクトルも増加し、2つのピークの長波長ピークの割合の減少からβ型からα型への結晶構造変化が示唆された。原料粉末からナノ粒子への変換は、照射時間の増加と共に94.9 %まで増加した。
併せて、昨年度に引き続き液中レーザーアブレーションの特性を評価するために関連物質のナノ粒子化を進め多くの知見を得た。
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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
ナフタロシアニンの中心金属を変えることにより特性が大きく改善した。特に、光音響イメージングで一般的に使用しているインドシアニングリーンよりも同濃度で高い信号強度が得られたことは重要である。銅ナフタロシアニンに関しては、生体内の挙動で重要な2次粒径が、血管内滞留時間確保とがん細胞内蓄積性で重要な数十ナノメートル以上で数百ナノメートル以内に収まっているだけでなく、レーザー照射時間を増加させても80 nm程度の一定値に収まっていることが分かった。また、フタロシアニンにおいてもナノ粒子化率を95%程度まで増加させられた。
ただ、COVID-19の関係で予定していた部分が進められなかったところもあり、今後は更に検討を進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
COVID-19の関係で実験時間が限定されていることもあり、集中的に実験を行っていく。バイオイメージング特性を向上させるために特に重要なマーカーの選定の観点から、各種中心金属元素等を変化させながらナノ粒子化を行い、光学特性を中心とした評価を行うことは引き続き行っていく。併せて、実際の光音響信号の測定を行いバイオイメージング特性の向上を行う。また、ナノ粒子分散性に関する表面特性の評価としてゼータ電位測定等を測定していく。
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| Causes of Carryover |
COVID-19の関係で、在宅勤務が増加して実験や出張の回数が減ってしまったため次年度使用額が生じてしまった。今年度は、実験を効率的に実施して昨年度実験できなかった部分を実施すると同時に、オンラインでの学会参加を増やし研究成果を報告する。
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