2013 Fiscal Year Research-status Report
液中レーザーアブレーションによる蛍光ナノ粒子形成の機構解明と医工学応用
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25390014
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
和田 裕之 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (00422527)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 液中レーザーアブレーション / アップコンバージョン / ナノ粒子 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、液中レーザーアブレーションにより作製した蛍光体ナノ粒子の生成メカニズムの解明とそのナノ粒子のバイオメディカル分野での応用である。平成25年度は主に生成メカニズムの解明を中心に研究を進めた。
蛍光体の焼結体に本方法を適用した場合は、数100nm程度の多面体の粗大ナノ粒子と数10nm程度の微細ナノ粒子が同時に生成する等の結果から、レーザー照射時の熱衝撃や衝撃波により焼結体から粗大ナノ粒子が生成する機構と、レーザープルーム中でクラスターから微細ナノ粒子が生成する機構を示した。生成メカニズムの報告例は少なく、今後の様々なナノ粒子の生成に重要と考えている。また、本研究で作製したナノ粒子は高い結晶性のため光学特性が良いナノ粒子が得られている。バイオメディカル分野での応用に向けて検討したナノ粒子は、アップコンバージョンナノ粒子Y2O3:Er,Yb、長残光ナノ粒子Sr2MgSi2O7:Eu,Dy、蛍光ナノ粒子YAG:Ce、Si等である。
応用の1つとして考えているものに光線力学的療法(PDT)がある。通常のPDTは光感受性物質に可視光を照射して活性酸素を発生させてがん細胞を死滅させるが、光感受性物質とアップコンバージョンナノ粒子を組み合わせることにより生体透過性が高い近赤外光でがん細胞を死滅させることができるとされている。光感受性物質と本研究で得られたアップコンバージョンナノ粒子を混合して、近赤外光を照射すると活性酸素の発生が確認された。また、これらの手法をがん細胞に適用したところがん細胞の死滅し、PDT効果が確認された。生体透過性の高い近赤外光によるがん治療の可能性が示されたことは手術をしない低侵襲性治療の観点から重要なものであると考えている。
併せて、活性酸素の生成効率を高めるためのナノ粒子表面への光感受性物質のコーティング、および、ナノ粒子の生体親和性を高めるためのポリエチレングリコールによる表面コーティングの検討も進めた。
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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
上記の通り、本研究の目的は、「液中レーザーアブレーションにより作製した蛍光体ナノ粒子の生成メカニズムの解明」と「ナノ粒子のバイオメディカル分野での応用」である。「生成メカニズム」に関しては平成25年度はほぼ計画通り進み、一定の成果を得た。平成26年度以降に実施予定の「ナノ粒子のバイオメディカル分野での応用」に関しては、本年度予備実験的なものを終え、現在、更に進んだ実験を行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
「ナノ粒子のバイオメディカル分野での応用」に関してはアップコンバージョンナノ粒子による活性酸素の発生と光線力学的療法の効果の確認、および、ナノ粒子の光感受性物質によるコーティング技術の確立が実現しており、これら2つを組み合わせることにより光線力学的療法の効果の更なる改善が期待できると考えている。また、ポリエチレングリコールのコーティング技術も確立しており、これを組み合わせることにより生体親和性を向上させることができると考えている。
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