がん診断治療への最適化を目指したマルチコア構造磁性ナノ粒子の磁化応答モデル構築
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20H02163
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21030:Measurement engineering-related
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
大多 哲史 静岡大学, 工学部, 助教 (30774749)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
倉科 佑太 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (40801535)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2020: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
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| Keywords | 磁性ナノ粒子 / 磁気緩和 / 磁気粒子イメージング / がん温熱治療 / 磁化曲線 / 磁化応答 |
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| Outline of Research at the Start |
磁性ナノ粒子とは、外部磁場への応答を示すベクトル量（磁化）の磁場に対する応答により磁気信号と発熱を生じるため、磁気粒子イメージングと低侵襲ながん温熱治療を併用した、次世代がん診断治療の実用化が期待されている。複数コア粒子が集合したマルチコア構造は、シングルコア構造に対して高い磁気信号と発熱を得られ、診断治療に有効である。
本研究では、マルチコア構造の内部コア粒子の挙動に注目し、集合体とコア粒子の応答を分けて観測可能な、磁化応答の直接計測システムによる実測と磁化シミュレーションから磁化応答モデルを構築し、生体内模擬計測を組み合わせて、がん診断治療への粒子設計最適化におけるブレイクスルーを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁性ナノ粒子は磁場に反応するベクトル量（磁化）を有するため、磁場に対して応答を示す。腫瘍に集積させた磁性ナノ粒子を可視化する磁気粒子イメージングと、交流磁場印加による粒子の発熱を利用した低侵襲ながん温熱治療を併用した、診断治療の実用化が期待されている。本研究では、診断治療への応用を期待されている、複数のコア粒子が集合して実効的に単一粒子として機能するマルチコア構造について、その磁化応答を解明することを目的としている。以下に2020年度に実施した研究及び得られた成果を示す。
（１）マルチコア構造の磁性ナノ粒子の磁化応答は、構造内部に含まれるシングルコア粒子同士の磁気的な相互作用が要となっている。このため、まずはマルチコア構造粒子の磁気緩和を観測するための、高速で静状態に遷移するパルス磁場を印加可能な、励磁システムを構築した。磁気緩和時間（特にネール緩和時間）の計測においては、ナノ秒の高速応答を計測する必要がある。研究代表者は従来研究において、パルス磁場の立ち上がり時間を18 nsにおいて計測を実施していたが、本研究では10 nsまで高速化に成功した。
（２）マルチコア構造とシングルコア構造の磁性ナノ粒子について、数値シミュレーションを併用した交流磁化曲線計測の解析を実施し、構造に依存した磁化応答の特徴を解明した。本成果と、今後実施する緩和時間計測の知見を統合することで、マルチコア構造における磁化応答を明瞭化できる。
（３）細胞内における磁性ナノ粒子の磁化応答計測は磁性ナノ粒子の医療応用において生体内における磁化応答を理解する意味で極めて重要である。生細胞に添加した磁性ナノ粒子の磁化応答計測をするために、細胞実験系の立ち上げと、細胞培養環境下において磁化応答計測を実施する環境を整備した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り、緩和時間計測のためのパルス磁場印加システムの高速化と、交流磁化曲線計測における粒子構造に依存した磁化応答の解明、さらに生細胞環境における磁性ナノ粒子の磁化応答計測の準備を遂行したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は、2020年度に構築した10 nsの高速応答を実現したパルス励磁システムを用いたマルチコア構造磁性ナノ粒子の緩和時間実測と、生細胞環境における磁性ナノ粒子の磁化応答計測を実施する。さらに、理論計算を組み合わせて、マルチコア構造や生細胞内における磁性ナノ粒子の磁化応答解析に取り組む。
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Report
(1 results)
Research Products
(12 results)
