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2014 Fiscal Year Annual Research Report

超高速ミー散乱増強光の多光子過程による再生医療用薬剤放出技術の研究

Research Project

Project/Area Number 26702019
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

寺川 光洋  慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (60580090)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2018-03-31
Keywordsレーザー医療 / フェムト秒レーザー / ドラッグデリバリー / 生分解性ポリマー
Outline of Annual Research Achievements

初年度となる平成26年度は生分解性ポリマーカプセルからの薬剤放出の実証実験を進めた。生分解性ポリマーの分解速度はポリマーの結晶化度および表面構造により変化する。フェムト秒レーザー照射による分解速度制御を目的として、蛍光分子を内包した生分解性ポリマーカプセルを用いた実証実験に着手した。同軸二重管を使用したエマルジョン法により蛍光分子(ゲスト分子)を内包した直径10 - 80ミクロンの乳酸・グリコール酸共重合体(polylactic-co-glycolic acid, PLGA)カプセルを作製した。ガラスベースディッシュに上記カプセルを散布し、近赤外のフェムト秒レーザー (中心波長800 nm,パルス幅80 fs,繰り返し周波数1 kHz) を照射した。照射後のカプセルの形状変化を走査型電子顕微鏡 (Scanning Electron Microscope, SEM) により観察したところ、カプセル表面に微小な凹部が多数みられた。この凹部周囲にナノスケールの溶融と凝固が観察され、フェムト秒レーザーによる結晶構造の変化が示唆された。この物理を明らかにすることを目的とし、フェムト秒レーザーと生分解性ポリマーの相互作用を実験により調べたところ、照射条件によりポリマーの改質、アブレーション、ナノスケールの表面微細構造の生成が観察された。ナノ秒レーザーでは、ナノスケールの表面微細構造が生成する実験条件は得られなかった。以上より、本年度は生分解性速度を変化させる改質もしくは表面構造変化がフェムト秒レーザーにより誘起できることを明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究実施初年度の成果として、フェムト秒レーザー照射によりゲスト分子を内包した生分解性ポリマーの表面形状を変化させることができることを示したことに加え、薬剤放出に寄与する相互作用が生じることを実験的に明らかにした。複数の国際会議招待講演の依頼を受けており、当該成果が国際的に評価されていると考える。

Strategy for Future Research Activity

薬剤放出に向けて小孔形成もしくは表面改質に必要とされるレーザーパラメータと物理過程の研究を行う。具体的には、表面形状変化、結晶化度、結晶構造、熱影響を調べる。

  • Research Products

    (10 results)

All 2015 2014

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Femtosecond laser induced periodic surface structure on poly-L-lactic acid2015

    • Author(s)
      Shuhei Yada, Mitsuhiro Terakawa
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 23 Pages: 5694~5703

    • DOI

      10.1364/OE.23.005694

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Optical and thermal properties in ultrafast laser surface nanostructuring on biodegradable polymer2015

    • Author(s)
      Shuhei Yada, Mitsuhiro Terakawa
    • Journal Title

      Proceedings of SPIE

      Volume: 9355 Pages: 935503/1~7

    • DOI

      10.1117/12.2080483

    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] フェムト秒レーザーを用いた生分解性ポリマーの微細加工2015

    • Author(s)
      寺川光洋
    • Journal Title

      O plus E

      Volume: 37 Pages: 115~118

    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] フェムト秒レーザと微粒子を利用したドラッグデリバリー2014

    • Author(s)
      寺川光洋,三橋龍樹,有安和優
    • Journal Title

      レーザ加工学会誌

      Volume: 21 Pages: 24~29

    • Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] フェムト秒レーザ照射による生分解性ポリマーのアブレーションと生分解性変化2015

    • Author(s)
      矢田周平,柴田明道,寺川光洋
    • Organizer
      電気学会 光・量子デバイス研究会
    • Place of Presentation
      弘前大学(青森県弘前市)
    • Year and Date
      2015-03-06
  • [Presentation] フェムト秒レーザー照射による乳酸・グリコール酸共重合体の分解速度変化2015

    • Author(s)
      柴田明道,矢田周平,寺川光洋
    • Organizer
      第15回レーザー学会東京支部研究会
    • Place of Presentation
      東海大学高輪キャンパス(東京都港区)
    • Year and Date
      2015-03-05
  • [Presentation] フェムト秒レーザー照射による生分解性ポリマーカプセルの表面形状変化2015

    • Author(s)
      有安和優,寺川光洋
    • Organizer
      第15回レーザー学会東京支部研究会
    • Place of Presentation
      東海大学高輪キャンパス(東京都港区)
    • Year and Date
      2015-03-05
  • [Presentation] Optical and thermal properties in ultrafast laser surface nanostructuring on biodegradable polymer2015

    • Author(s)
      Shuhei Yada, Mitsuhiro Terakawa
    • Organizer
      SPIE Photonics West 2015
    • Place of Presentation
      サンフランシスコ(アメリカ合衆国)
    • Year and Date
      2015-02-07 – 2015-02-12
  • [Presentation] Femtosecond laser nanoablation of biodegradable polymer2014

    • Author(s)
      Mitsuhiro Terakawa
    • Organizer
      Advanced Laser Technologies ‘14
    • Place of Presentation
      カシ(フランス)
    • Year and Date
      2014-10-06 – 2014-10-10
    • Invited
  • [Presentation] Disruption of PLGA microcapsules by femtosecond laser irradiation2014

    • Author(s)
      Kazumasa Ariyasu, Mitsuhiro Terakawa
    • Organizer
      9th International Conference on Photo Excited Processes and Applications (ICPEPA-9)
    • Place of Presentation
      くにびきメッセ(島根県松江市)
    • Year and Date
      2014-09-29 – 2014-10-03

URL: 

Published: 2016-06-01  

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