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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Development of early-stage cancer detection method and radiotherapy using ultra-small gold nanoparticles

Research Project

Project/Area Number 19K12749
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

北村 成史  東北大学, 医学系研究科, 准教授 (50624912)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 石田 孝宣  東北大学, 医学系研究科, 教授 (00292318)
多田 寛  東北大学, 医学系研究科, 准教授 (50436127)
高野 真由美  東北大学, 医学系研究科, 大学院非常勤講師 (60806298)
権田 幸祐  東北大学, 医学系研究科, 教授 (80375435)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords金ナノ粒子 / CTイメージング / CT造影剤 / 生分解性ナノ粒子 / 尿排泄
Outline of Annual Research Achievements

まずは、表面を還元型グルタチオンでコーティングした直径約3ナノメートルの極小金ナノ粒子について、細胞実験およびマウスを用いた動物実験により、その細胞毒性、生体毒性を確認し、CTを用いた血管造影に適切な注入量を確認した。毒性を示さない濃度範囲において、金ナノ粒子の血中濃度が金原子濃度換算で0.05~0.1mol/Lとなる注入量が望ましいことが示された。また、3ナノメートルの金ナノ粒子はマウスの実験において当初の想定通りに尿排泄され、血中半減期が1時間以内であることが確認できた。この知見をもとに、当初は計画通りに酸化鉄を基盤とする無機ナノ粒子表面に結合させたハイブリッド粒子を作製することを試みたが、想定よりも大きな凝集塊ができてしまい、この方法は確立できなかった。そこで、当初計画を修正し、アミド結合を介して共有結合可能なタンパク質を基盤とし、複数の金ナノ粒子を集積する方法を試みたところ、ラクトフェリンおよびアルブミンにおいて、直径約10~20nmの粒子上に3~4個の金ナノ粒子が結合した生分解性ナノ粒子を作製することに成功した。この金ナノ粒子分散液を担がんマウスの静脈中に導入し、その血中滞留性と毒性についても調べた。CTイメージングによる解析の結果、これらのナノ粒子は、足場とするタンパク質のサイズや性質に依存し、それぞれ異なる血中対流時間を示した。また、この金ナノ粒子を造影剤として利用することで腫瘍中の微小な血管を描出できることがわかった。また、導入後に数時間で排出されるため、腫瘍中に残留することが従来の金ナノ粒子造影剤よりも少なく、追加で造影剤を繰り返し導入することで、同一の血管を数日にわたって継続して観察することが可能であった。以上の成果について英語原著論文として投稿し、採択された。

  • Research Products

    (5 results)

All 2021

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Development of X-ray contrast agents using single nanometer-sized gold nanoparticles and lactoferrin complex and their application in vascular imaging2021

    • Author(s)
      Inose Tomoya、Kitamura Narufumi、Takano-Kasuya Mayumi、Tokunaga Masayuki、Une Norikazu、Kato Chihiro、Tayama Mayu、Kobayashi Yukina、Yamauchi Noriko、Nagao Daisuke、Aimiya Takuji、Furusawa Naoko、Nakano Yasushi、Kobayashi Yoshio、Gonda Kohsuke
    • Journal Title

      Colloids and Surfaces B: Biointerfaces

      Volume: 203 Pages: 111732~111732

    • DOI

      10.1016/j.colsurfb.2021.111732

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 機能性ナノ粒子を用いた生体情報の可視化および病態の定量評価2021

    • Author(s)
      北村成史, 多田寛, 高野真由美, 小林芳男, 石田孝宜, 亀井尚, 権田幸祐
    • Journal Title

      化学工業

      Volume: 72 Pages: 258-267

  • [Presentation] ナノ粒子修飾AFMによる多点結合力の検出を利用した がん細胞微小領域における抗原の密集状態の解析2021

    • Author(s)
      北村成史, 山本大介, 権田幸祐
    • Organizer
      ナノ学会第19回大会
  • [Presentation] Novel Evaluation Method of Protein Micro-regional Density by Using Nanoparticle-modified AFM2021

    • Author(s)
      Narufumi Kitamura, Daisuke Yamamoto, and Kohsuke Gonda
    • Organizer
      Japan-China Symposium on Nanomedicine
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Size control of gold nanoparticles based on degradable protein scaffold2021

    • Author(s)
      Narufumi Kitamura, Tomoya Inose, and Kohsuke Gonda
    • Organizer
      International Symposium on Nanomedicine
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-12-28  

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