Development of multifunctional composite magnetic micro@nano particles and application to next generation cancer hyperthermia

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K20210
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 90130:Medical systems-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: TON THAT LOI 東北大学, 工学研究科, 助教 (90844499)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 磁気ハイパーサーミア / 機能性磁性ナノ粒子 / 金ナノ粒子 / 酸化鉄ナノ粒子 / 磁気温熱治療装置 / 定温加熱制御 / 強磁性共鳴 / ナノセラノスティクス

Outline of Final Research Achievements

In the fiscal year 2020, we aimed to develop high-performance magnetic nanoparticles suitable for magnetic hyperthermia therapy. By employing a thermal decomposition method, the synthesis of magnetic nanoparticles was successfully achieved, resulting in monodisperse iron oxide nanoparticles exhibiting superparamagnetic properties. Furthermore, we succeed in developing a simplified automatic temperature-controlled heating treatment system. In 2021, through animal experiments utilizing Resovist, which achieved a four-fold improvement in heat generation efficiency, we established high-precision temperature control in vivo. Additionally, we succeeded in developing hybrid gold-iron oxide nanoparticles for cancer diagnostic and therapeutic applications. In 2022, we first demonstrated experimentally the ultra-fast temperature rise rate of Fe3O4@Au nanoparticles based on ferromagnetic resonance, surpassing conventional magnetic hyperthermia by two orders of magnitude.

Free Research Field

ものづくり技術

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

癌は世界で主要な死因の一つであり，その治療技術の高度化は急務となっている。本研究により簡易型治療システムや高機能性磁性ナノ粒子の開発を通じて、磁気温熱療法の研究開発の進展が期待される。また，これまでに極小で複数の機能を有する磁性微粒子が望ましいがん治療・診断などの用途に向けてナノ粒子を開発することは困難であった。本研究では，世界で初めて多機能型複合磁性粒子を開発した。この粒子は磁気温熱療法のみならず、がん画像診断等にも活用でき、その波及効果は著しく広い。これまで共鳴磁性を利用したFe3O4@Auナノ粒子による磁気温熱治療技術は確立されておらず、本研究と同様の試みは国内外でも類を見ない。