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Synthesis of chlorophyll molecule-containing apatite nanocrystals realizing super early cancer diagnosis and treatment

Research Project

Project/Area Number 18J20271
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Structural/Functional materials
Research InstitutionNagaoka University of Technology

Principal Investigator

片岡 卓也  長岡技術科学大学, 大学院工学研究科, 特別研究員(DC1) (40909678)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2020: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2019: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywords水酸アパタイト / クエン酸 / セラノスティクス / メチレンブルー / バイオイメージング / ナノ粒子 / クロロフィル
Outline of Annual Research Achievements

特定細胞を安全に可視化する材料開発において,生体親和性に加えて発光強度と水分散性の向上が課題である.昨年度は,内部・無機相と表面・有機相との相互作用によって発光過程 (励起状態と緩和) を制御できると考え,Eu (III) イオンを含有した水酸アパタイト (HA) とクエン酸分子の複合粒子を合成し,クエン酸の複合化に伴う粒子の無機/有機界面相互作用による発光特性と水分散性への影響について研究した.有機相として使用したクエン酸はがん細胞のみを選択的に増殖抑制し,正常細胞には影響がない.蛍光プローブとして,HAに含有させたEu (III) イオンがクエン酸存在下においてどのような物性を示すかを観測した.本年度は,本複合粒子を細胞培養時に添加しがん細胞への影響を詳細に評価した.さらに,「細胞診断・治療」を実現するための材料設計に取り組んだ.
本複合粒子を細胞培養時に添加しがん細胞への影響を評価した結果,複合粒子は細胞と反応して,細胞からの赤色発光を示しながら細胞の増殖を抑制し,細胞標識と細胞増殖抑制の二機能を示した.複合したクエン酸分子は,がん細胞の成長抑制に大きく寄与する可能性が示唆された.
上記に加え,本年度は「細胞診断・治療」を実現するための材料設計に関して研究を行った.マイクロリアクターによる核形成と粒成長過程を分離した合成技術により,HA単結晶の合成に成功したことから,一重項酸素生成可能な色素 (メチレンブルー) を合成技術に組み込むことで,「細胞診断・治療」の両立を達成する可能性が示された.合成時の仕込みCa/P比を0.5で固定した場合,メチレンブルーのカチオンサイトとHAのリン酸サイトが効率的に相互作用し,高い一重項酸素生成能を実現した.がん細胞と効果的に粒子は反応し,低出力のレーザー光照射によって一重項酸素を発生させ、がん細胞の死滅が確認された。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (39 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 2 results) Presentation (30 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Preparation of transparent hydroxyapatite/citric acid particle films2020

    • Author(s)
      Liu Zizhen、Kataoka Takuya、Kawagoe Daisuke、Noda Daichi、Chai Yadong、Tagaya Motohiro
    • Journal Title

      Colloid and Interface Science Communications

      Volume: 39 Pages: 100316-100316

    • DOI

      10.1016/j.colcom.2020.100316

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  • [Journal Article] Synthesis and photoluminescence properties of the Eu(III)-containing silica nanoparticles via a mechanochemical solid-state reaction between SiO2 and EuCl3・6H2O2020

    • Author(s)
      Hashimoto Takumi、Tagaya Motohiro、Kataoka Takuya、Chatani Sunao、Inui Masahiko、Higa Yota、Motozuka Satoshi
    • Journal Title

      Advanced Powder Technology

      Volume: 31 Issue: 8 Pages: 3650-3656

    • DOI

      10.1016/j.apt.2020.07.013

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  • [Journal Article] Highly-luminescent Hydroxyapatite Nanoparticles Hybridized with Citric Acid for Their Bifunctional Cell-labeling and Cytostatic Suppression Properties.2020

    • Author(s)
      Takuya Kataoka, Sadaki Samitsu, Mitsuhiro Okuda, Daisuke Kawagoe, Motohiro Tagaya
    • Journal Title

      ACS Applied Nano Materials

      Volume: 3 Issue: 1 Pages: 241-256

    • DOI

      10.1021/acsanm.9b01933

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  • [Journal Article] Design of Hydroxyapatite-Based Multifunctional Nanoparticles for Cell Labelling and Cell Growth Inhibition.2020

    • Author(s)
      Takuya Kataoka, Kota Shiba, Motohiro Tagaya
    • Journal Title

      Regenerative Medicine Frontiers

      Volume: 2 Issue: 1 Pages: 1-27

    • DOI

      10.20900/rmf20200001

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    • Author(s)
      T. Kataoka, S. Abe, and M. Tagaya
    • Journal Title

      ACS Applied Materials & Interfaces

      Volume: 11 Issue: 9 Pages: 8915-8927

    • DOI

      10.1021/acsami.8b22740

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    • Author(s)
      Takuya Kataoka; Shigeaki Abe; Motohiro Tagaya
    • Journal Title

      Key Engineering Materials

      Volume: 782 Pages: 41-46

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/kem.782.41

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    • Author(s)
      Takuya Kataoka; Kota Shiba; Motohiro Tagaya
    • Journal Title

      Optical Materials

      Volume: 84 Pages: 252-258

    • DOI

      10.1016/j.optmat.2018.07.014

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    • Author(s)
      M. Tagaya, S. Abe, K,i Shinozaki, and T. Kataoka
    • Journal Title

      J. Physics and Chemistry of Solids

      Volume: 122 Pages: 218-226

    • DOI

      10.1016/j.jpcs.2018.06.031

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      池田遼太, 片岡卓也, 山田伊織, 多賀谷基博
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  • [Remarks] 研究室URL

    • URL

      https://mst.nagaokaut.ac.jp/nanobio/

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URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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