2013 Fiscal Year Annual Research Report
磁気ハイパーサーミアの実現とネール緩和に従う超常磁性ナノ微粒子の開発
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25286041
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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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, 工学研究院, 准教授 (90240762)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
千本松 孝明 埼玉医科大学, 医学部, 准教授 (70216563)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 磁性体 / 微粒子 / ナノテクノロジー / 磁化測定 / ハイパーサーミア |
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| Research Abstract |
本研究は、金属塩化物とメタ珪酸ナトリウムの水溶液を湿式混合する独自の製法で磁気ナノ微粒子を生成し、磁気的性質を明らかにするとともに、官能基や葉酸を修飾し、がん細胞選択性を持たせた上で、磁気微粒子を用いたハイパーサーミア（温熱療法）を実現することを目的とすることである。交流磁化率の測定から磁気緩和に関するパラメータを解析し、ネール緩和やブラウン緩和などの発熱機構を解明することで試料の最適化を行う。さらに、交流磁場を印加することにより、がん細胞のアポトーシスを導く温度上昇を実現し医療技術に貢献する。
１．超常磁性を持つ磁気微粒子の開発：鉄、マンガン、コバルト、亜鉛の塩化物とメタ珪酸ナトリウムを用いて、鉄系酸化物であるマグネタイト(Fe3O4)をベースにMn及びCoとZnイオンをドープし、粒径や組成を変化させ数種類の磁気ナノ微粒子を作製した。粉末Ｘ線、蛍光Ｘ線、FT-IR測定により試料を同定し、目的の物質が得られたことを確認した。一部の試料については、放射光を用いたX線微細構造(XAFS)測定を行い、局所構造の解析も行った。
２．磁化測定：得られた微粒子についてそれらの磁気特性を調べた。ネール緩和に従う系を探索する必要があるため、交流磁場による交流磁化率の虚数部分に特に注目して測定を行った。特にMn系フェライトMn1-xZnxFe2O4 ( x = 0 ~ 1.0)について、粒径や組成を変化させ、交流磁化率と発熱特性の関係を明らかにした。直流磁化の測定結果からx=0.2の組成が最も磁化の値が大きくなることがわかったので、特にこの試料について交流磁化率の特性を詳細に調べた。粒径は11-30 nmに制御したが、18 nmのものが室温で磁化率が最大であった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
今年度の目的は①超常磁性の特性を持つ各種磁気微粒子を実際に開発すること、②温度上昇測定とパラメータの最適化を行うこと、③各種官能基と化学分子修飾の確立を達成することであった。①についてはマグネタイトの微粒子をベースにMnをドープした磁気微粒子、さらにZnをドープした磁気微粒子を作製し、組成や粒径の条件により超常磁性を発現することを確認した。②についてもMnZn系フェライトについては、交流磁化率の測定結果から、磁気パラメータおよび交流周波数などの条件を最適化し、温度上昇を観測することができた。③については、アミノ基、カルボキシル基、チオール基、ニトロ基の修飾方法を確立した上に、さらに分散性を考慮してPEIを修飾することが可能になった。
また、初期実験として、がん細胞を譲り受け、ハイパーサーミア効果を思考的に実測することができた。大きめな径のコイルを巻き、インピーダンスの値との調整を検討しつつ昇温測定装置を構築した。この結果は当初の計画以上の進展である。
これら一連の実験結果が評価され、ナノメディシンの国際会議で招待講演を受けた。
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| Strategy for Future Research Activity |
①各種磁気微粒子について、超常磁性転移温度を観測し、全容を明らかにする。②微粒子の温度上昇のみならず、in vivoへ導入した場合を想定し、寒天など擬似生体サンプル中における挙動を調べていく。③官能基の修飾が確立されたので、さらにＤＮＡや薬剤を選び、修飾する方法を検討していく。体内で血栓などを起こさないようにするため、ひきつづき分散性の向上について検討していく。④がん細胞の培養方法を習得し、当研究室にて細胞の培養、継代、凍結が可能になるよう医学系の共同研究者より技術を伝授してもらう。その上で交流磁場条件や微粒子の条件によるハイパーサーミア効果を明らかにする。
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