2021 Fiscal Year Annual Research Report
Preparation of super spinglass magnetic nanoparticles for nano theranostics
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20H00344
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
一柳 優子 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (90240762)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 真之 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (00362666)
千本松 孝明 埼玉医科大学, 医学部, 教授 (70216563)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | magnetic nanoparticle / hyperthermia / switching回路 / cancer |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、独自の製法でスーパースピングラス(SSG)磁気ナノ微粒子を生成し、特に複素磁化率に注目しながら磁気的性質と熱エネルギー蓄積機構を明らかにするとともに、官能基や葉酸を修飾し、医療応用を可能にする。がん細胞選択性を持つ微粒子の開発と、磁気ハイパーサーミアを提案し、がんの早期発見・早期治療手法の確立を実現することを目的としている。診断と治療を同時に行う時代を切り開き、将来的にはがん抑制遺伝子が関与するマイクロRNAなどの化学物質と磁気微粒子を結合させる方法を探究し、臨床症状出現前に治療を行う先制治療を目指す。
当該年度は、特に新しい回路の設計に取り組んだ。従来型のヘルムホルツコイルでは、将来的に人のサイズを想定すると、コイルの巻き数や大きさとともにインピーダンスも高くなり、限界が予想される。そこで、高出力磁場を生み出すための、Zero Voltage Switching (ZVS)回路の設計と作製を試みた。回路のシミュレーションを行い、高出力磁場を得られることを確認した。磁場の測定が難しくなるため、磁場を定量化する方法も考案した。
これまでSiO2に内包された磁気微粒子の形状を扱っていたが、より、生体適合性の高いポリエチレングリコール(PEG)で修飾する方法を試みた。試行錯誤の結果、作製時に加える水の量で粒径が制御できることがわかった。また、PEG修飾により、水中分散性も向上することが明らかになった。PEG化したのちにグルコースを修飾し、がん細胞に選択的な微粒子を作製することを試みた。
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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
COVID-19の影響はまだ大きく、共同研究者との交流も難しい状況ながら、少しずつ目標へ向けて進めることができた。研究室のメンバーの約半数が感染し、先が見えず不安な時期もあったが、滞在時間をずらしながら実験を進め、全体での議論はリモートにて行った。前年度は全く動くことのなかった学会発表なども、リモートを活用しながら活発に参加することができるようになった。動物実験はやはり困難であったが、微粒子の作製や同定は行うことができ、回路の構築も可能であった。
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| Strategy for Future Research Activity |
ZVS回路を用いた回路の構築が確立されつつあるため、さらに小型のままより大きな対象へ磁場を印加可能なコイルの形状を検討する。これまで従来のコイルを用いて、優位なハイパーサーミア効果を確認しているので、その結果と同等ながん細胞抑制効果が得られるものを開発することを計画する。
動物実験の実施は未だ不透明ではあるが、細胞株の購入は可能になりはじめているため、in vitroの実験をできるだけしっかり行いたい。また、動物実験の準備として、埼玉医科大学にて実験計画の申請を行う。可能になり次第、実験を遂行できるよう、準備を整える。
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[Presentation] SiO２包含 MnGdxFe2-xO4ナノ微粒子の高調波応答測定2022
Author(s)
坂本壮, 梨本健太朗, 児玉慶太, 濵田颯太, 青木孝太, 小原健太郎, 中澤健太, 坂本尋, 新居和音, 森脇智将, 山本陸, 一柳優子
Organizer
日本物理学会 第77回年次大会
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[Presentation] CuOとγ-Fe2O3の作製とイオン化支援機能2022
Author(s)
中澤健太,青木孝太,児玉慶太,濱田颯太,梨本健太郎,小原健太郎, 坂本尋,坂本壮,新居和音,森脇智将,山本陸,中村達夫,一柳優子
Organizer
日本物理学会 第77回年次大会
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[Presentation] SiO2包含Cu-Zn ferriteナノ微粒子の粒子間相互作用による高調波応答特性2022
Author(s)
梨本健太朗, 児玉慶太, 濵田颯太, 青木孝太, 小原健太郎, 中澤健太, 坂本壮, 坂本尋, 新居和音, 森脇智将, 山本陸, 一柳優子
Organizer
第69回応用物理学会春季学術講演会（
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[Presentation] CoFe2O4ナノ粒子の発熱特性と磁気ハイパーサーミア条件の最適化2022
Author(s)
山本陸, 小原健太郎, 児玉慶太, 濱田颯太, 梨本健太朗, 青木孝太, 中澤健太, 新居和音, 坂本壮, 坂本尋, 森脇智将, 一柳優子
Organizer
第69回応用物理学会春季学術講演会（
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[Presentation] Fe2.8Zn0.2O4ナノ微粒子の粒径制御と磁気ハイパーサーミア効果2022
Author(s)
坂本尋, 濱田颯太, 児玉慶太, 梨本健太朗, 小原健太郎, 青木孝太, 中澤健太 , 新居和音, 坂本壮，森脇智将, 山本陸, 一柳優子
Organizer
第69回応用物理学会春季学術講演会（
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[Presentation] Mn0.8Zn0.2Fe2O4ナノ微粒子のイオン化支援機能2022
Author(s)
森脇智将, 青木孝太, 中澤健太, 児玉慶太, 濱田颯太, 梨本健太朗, 小原健太郎, 新居和音, 坂本壮, 坂本尋, 山本陸, 一柳優子,
Organizer
第69回応用物理学会春季学術講演会（
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[Presentation] Effect of DC magnetic field on third harmonic components of Cu-Zn ferrite nanoparticles2021
Author(s)
Kentaro Nashimoto, Kota Aoki, Keita Kodama, Sota Hamada, Kentaro Ohara, Kenta Nakazawa, Takeshi Sakamoto, Jin Sakamoto, Kazune Nii, Tomomasa Moriwaki, Riku Yamamoto, Yuko Ichiyanagi
Organizer
ISNM2021
Int'l Joint Research
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[Presentation] Size dependence of heat dissipation and magnetic relaxation properties of PEGylated Ni-Zn ferrite nanoparticles2021
Author(s)
K. Kodama, S. Hamada, K. Nashimoto, K. Ohara, K. Aoki, K. Nakazawa, S. Takeshi, S. Jin, N. Kazune, Y. Riku, M. Tomomasa, Y. Ichiyanagi
Organizer
ISNM2021
Int'l Joint Research
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