2021 Fiscal Year Research-status Report
空隙層に近赤外蛍光色素を内包するラトル型シリカナノ粒子の合成と細胞イメージング
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20K05555
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| Research Institution | Wakayama University |
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Principal Investigator |
中原 佳夫 和歌山大学, システム工学部, 准教授 (10432600)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮崎 淳 和歌山大学, システム工学部, 講師 (50467502)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | シリカナノ粒子 / 蛍光色素 / エッチング / ラトル型 / 蛍光細胞イメージング剤 / 水分散性 / フルオレセイン / ローダミンB |
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| Outline of Annual Research Achievements |
実用性に優れる蛍光細胞イメージング剤の作製を目指して、蛍光色素を空隙部に内包するラトル型シリカナノ粒子の開発を行った。本年度は、アニオン性もしくはカチオン性蛍光色素を修飾したシリカナノ粒子を合成し、ラトル型構造を形成させるためのシリカエッチングにおける色素の流出挙動について検討した。最初に、3-アミノプロピルトリエトキシシランと、アニオン性色素であるフルオレセインイソチオシアネート (F) またはカチオン性色素であるローダミンBイソチオシアネート (R) を反応させた。その後、これらの化合物とテトラエトキシシランとの共縮合によって蛍光色素修飾シリカナノ粒子 F(R)@SiO2 NP を合成した。続いて、ポリビニルピロリドン (PVP) による表面保護、シリカ被覆、さらに２回目の PVP 被覆を行い、F(R)@SiO2@PVP@SiO2@PVP NP を合成した。F(R)@SiO2@PVP@SiO2@PVP NP では 、F(R)@SiO2 NP と比較して蛍光強度が減少したが、これは外側のシリカ層による励起光の散乱のためと考えられる。アルカリエッチングを行うと、上澄み液において粒子から流出した色素の蛍光が検出された。従って、アニオン性色素はシリカナノ粒子から流出しやすいことがわかった。一方、カチオン性色素では、色素の流出は比較的抑えられていた。カチオン性色素では静電相互作用によってシリカナノ粒子内に強く担持されていると考えられる。また熱水エッチングにおいてはアルカリエッチングよりも穏やかに反応が進行し、色素の流出はほとんど起こらず、エッチング後もナノ粒子は高い水分散性を維持していることが示された。来年度は、これまでの研究成果で得られた蛍光性シリカナノ粒子の特性評価を行うと共に、実際に細胞に導入することで蛍光細胞イメージング剤としての性能について検討する。
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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
本研究の最終目標は、空隙層に近赤外蛍光色素を内包するラトル型シリカナノ粒子を合成し、蛍光細胞イメージング剤として応用することであるが、１年目で近赤外蛍光色素（オキサジン725）を内包するシリカナノ粒子を合成し、２年目で蛍光色素を内包するラトル型シリカナノ粒子を合成することができた。残りは、これら要素技術を組み合わせて目的とするナノ材料を合成し、蛍光細胞イメージング剤として応用することである。従って、おおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、これまでの研究で得られたナノ粒子の特性評価を行うと共に、空隙層に近赤外蛍光色素を内包するラトル型シリカナノ粒子を合成し、蛍光細胞イメージング剤として応用することを目指す。また、オキサジン725以外の近赤外蛍光色素のシリカナノ粒子への固定化についても試みる。
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| Causes of Carryover |
昨年度に引き続き、新型コロナウイルスの影響により、研究を思うように進めることができなかった。従って、物品費は大幅に次年度に繰り越しとなった。さらに学生不在の期間が長かったため、人件費・謝金は全額次年度に繰り越しとなった。また、参加を予定していた学会が全てオンライン開催となったため、旅費を全く使用することができず、全額次年度に繰り越しとなった。次年度の使用計画として、最終年度であるため、今年度に繰り越した分(物品費、人件費・謝金、旅費)を全て使用する予定である。次年度は、対面での学会開催（国内）が増えると予想されることから旅費はある程度使用できると思われるが、海外で行われる国際学会については一度出国すると帰国時に隔離が必要となるためこれは取り止めにする。また、本研究において、化合物のHPLCでの精製が新たに必要になってきたことから、設備備品（HPLC用の示差屈折率検出器、990千円）を購入する。
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