2021 Fiscal Year Final Research Report

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

Research Project

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Project/Area Number	19K12749
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	Kitamura Narufumi 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
Outline of Final Research Achievements	We prepared ultra-small gold nanoparticles with a diameter of approximately 3 nm by coating with reduced glutathione. In animal experiments using mice, it was confirmed that the nanoparticles could be excreted in urine with a half-life of less than one hour in blood. The initial plan was then slightly modified to integrate multiple gold nanoparticles on a protein basis rather than iron oxide nanoparticles. As a result, biodegradable nanoparticles with 3~4 gold nanoparticles bound on protein particles of about 10~20 nm in diameter were successfully synthesized. The results of CT imaging analysis showed that synthesized nanoparticles had different blood convection times depending on the size and properties of the scaffold protein. The gold nanoparticles can be used as a contrast agent to delineate tiny blood vessels in tumors.
Free Research Field	ナノ医科学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	我々の合成した金ナノ粒子は、ナノメートルサイズかつ生分解性の足場を利用することで、これまで抱えていた欠点である「血中対流時間と排泄能の両立が困難」という問題を解決することに成功した。さらに足場となるタンパク質のサイズや物性に応じてその血中対流時間が変わることから、CT造影の観察対象や目的に応じてその血中対流時間を調整可能であることが示された。これにより、マイクロX線CTを用いたin vivoイメージングにおいて微小血管や腫瘍の血管構造の造影、放射線治療への応用が期待できる。また、尿排泄の時間をコントロールできることから、動物実験における経時的な腎機能の評価など基礎研究へも貢献できる。