Toxicological significance of metal biogenic nanoparticles

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H04920
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 63:Environmental analyses and evaluation and related fields
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: Ogra Yasumitsu 千葉大学, 大学院薬学研究院, 教授 (40292677)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 紀行 千葉大学, 大学院薬学研究院, 准教授 (10376379) ; 福本 泰典 千葉大学, 大学院薬学研究院, 講師 (10447310) ; 田中 佑樹 千葉大学, 大学院薬学研究院, 助教 (50824041)
• Project Period (FY): 2021-04-05 – 2024-03-31
• Keywords: バイオジェニックナノ粒子 / ICP-MS / AF4 / テルル / セレン / 水銀 / ナノ粒子

Outline of Final Research Achievements

In this study, the mechanism underlying the formation of biogenic nanoparticles in living organisms exposed by toxic metal ions was revealed. First, the formation of biogenic nanoparticles consisting of selenium and mercury in mammalian cells was shown. Second, tellurium, one of rare metals, was detoxified to form its biogenic nanoparticles in unicellular organisms, higher plants and mammalian cells. Third, unknown tellurium metabolite which appears under the concentration to form the biogenic nanoparticles in garlic was successfully identified. Furthermore, a novel analytical method for nanoparticles was established using Asymmetric Flow Field Flow Fractionation (AF4) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS).

Free Research Field

毒性学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果として、微生物から高等植物及び動物に至るまで、特定の金属元素が過量に曝露された場合、ナノ粒子を形成することによって、その毒性を低下させるという機構が普遍的に備わっていることを示したことである。これら成果は、環境を汚染している有害金属を、微生物や植物を利用しナノ粒子として除去するいわゆるバイオレメディエーションや有用金属を環境中から回収するバイオマイニングといった技術に応用できる可能性を示唆している。一方、高等植物で生成する未知のテルル代謝物を同定することにより、新たな代謝経路を示唆するに至った。また、動物におけるバイオジェニックナノ粒子の生成には活性硫黄が関与していることを示した。