| Project/Area Number |
22K04713
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
柳谷 伸一郎 徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 准教授 (40314851)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
橋本 悟 大分大学, 理工学部, 客員研究員 (60352150)
南 康夫 日本大学, 生産工学部, 准教授 (60578368)
高成 広起 日本大学, 医学部, 上席客員研究員 (70723253)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 光熱変換 / ナノ複合粒子 / 金ナノ粒子 / 酸化チタン / ラマン分光 / 生体物性 / 光熱効果 / フォトポレーション / プラズモニクス / 光と細胞の相互作用 / 局在プラズモン共鳴 / 金属ナノ粒子 |
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| Outline of Research at the Start |
我々は、①光によって発生する熱や電子を制御するための複合ナノ結晶の設計（計算機シミュレーション）と作製、②超短パルスレーザーやテラヘルツ光まで視野に入れた光物性測定を行う。さらに、③化合物の細胞内導入補助機能や光熱や光線力学による細胞死など、複合ナノ粒子と細胞の相互作用について分光顕微法によって行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度得られた成果は以下の通りである。
第一に、金ナノ粒子（AuNPs）と酸化チタン（TiO2）からなるナノバレット構造の合成と特性評価を行った。AuNPsをポリマー基板上に分散し、スパッタリング法による気相成長を用いて酸化チタンを選択的に成長させた。TiO2はAuNPs上で不均一核生成を起こし、一方向凝固により成長した。電子顕微鏡（SEM, TEM）観察と制限領域回折（SAD）法により、AuNPs近傍ではアモルファス構造を示し、約100 nmの成長後にアナターゼ型結晶が形成されることを確認した。これはAuNPsの曲率がTiO2の結晶化を妨げるためであり、熱処理（500℃、12時間）により結晶相への固相相転移を確認した。
第二に、ラマン分光法を用いた迅速診断技術の開発を目的とし、全身性免疫グロブリン軽鎖（AL）アミロイドーシス患者から得られた生検組織において、ラマン分光法がアミロイド沈着を検出できるかを検証した。従来の診断法では、Congo red染色および偏光顕微鏡を用いたアミロイド検出が行われるが、本研究では、心臓、腎臓、直腸、十二指腸、皮膚組織の非染色病理標本を解析し、アミロイド沈着部位において特異的なラマンシフト（1665～1680 cm-1）のピークが確認された。このピークはβシート構造に由来し、アミロイドタンパク質の存在を示唆する。
また、金を半表面にスパッタしたヤヌスビーズを作製、および光加熱による温度変化とビーズ挙動の研究、骨髄腫細胞のフェムト秒レーザー照射におけるナノ材料の検討などの研究を行った。
本研究の成果は、蛋白質変性に由来するアミロイドーシスやがん治療などの医工応用が期待される。
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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
金ナノ粒子と酸化チタンナノバレットから成る複合構造体の作製および構造解析に関して、当初の計画を上回る進展が見られた。また、金を半表面に有する光応答性マイクロ磁性ビーズの開発を進め、それを用いた光加熱制御の実験においても一定の成果を得ることができた。
さらに、医工学的応用の面では、非染色組織中に存在するアミロイド蛋白質をラマン分光法により可視化する手法の研究に取り組み、加えて、フェムト秒レーザーを用いた細胞膜への孔開けと、それに伴う薬剤導入に関する研究においても進展が見られた。
本研究は3年間の計画で進められているが、一部の実験については研究分担者の異動により次年度へ繰り越す予定である。しかしながら、研究全体としては概ね順調に進展していると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は、複合ナノ材料の作製に関してより小さな複合ナノ構造体の作製を試みる。また、ナノ粒子と癌細胞への吸着とレーザー照射による細胞孔開けに関する研究を進める。同様にナノ材料と蛋白質の吸着および光加熱による変性に関する研究を行う予定である。
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