Development of inorganic contrast agents for innovative biological imaging using X-ray micro-CT

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02442
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
• Research Institution: Osaka Metropolitan University (2022); Osaka Prefecture University (2020-2021)
• Principal Investigator: Tokudome Yasuaki 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (50613296)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小幡 亜希子 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40402656) ; 米山 明男 公益財団法人佐賀県産業振興機構(佐賀県産業イノベーションセンター産業振興部研究開発振興課、九州シンク, ビームライングループ, 主任研究員 (70416981)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 層状複水酸化物 / ナノ粒子 / 分散液 / コロイド / セラミックス / 生体材料 / X線CT

Outline of Final Research Achievements

X-ray micro computed tomography (X-ray micro-CT) is a technique used to obtain non-destructive three-dimensional images of objects. In this study, our aim was to develop an inorganic vascular contrast agent that can be uniformly gelated, based on a ceramic nanoparticle concentrated dispersion, and to pioneer a novel X-ray micro-CT imaging method using this contrast agent. We constructed a sol-gel reaction system containing highly dispersed nano-layered double hydroxide (LDH) particles and elucidated the structural characteristics of the material and the gelation process from a fundamental scientific perspective. We also successfully organized this material system from a biocompatibility standpoint by evaluating the cytotoxicity of LDH particles. Furthermore, we improved the setup of the synchrotron X-ray micro-CT measurement system and conducted investigations towards achieving high-sensitivity and high-speed imaging.

Free Research Field

無機材料化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

開発されたX線マイクロCT造影剤は高い精度の画像情報を提供することができる。これにより、医療診断や治療計画の精度向上が見込まれ、病気の早期発見や治療効果の評価に役立つ。今回用いた材料開発アプローチは材料科学分野における新しい取り組みである。X線マイクロCT造影剤だけでなく、機能材料や医療材料の設計と開発に向けた基盤技術を提供したと考える。本研究において行われたX線マイクロCT測定系の改良は、高感度かつ高速なイメージングの実現を目指したものである。これにより、撮影時間の短縮や撮影品質の向上が期待され、放射線イメージング技術の進化にも寄与した。