Synthesis and biomedical applications of octacalcium phosphate nanoparticles with optical functionality by incorporating a functional defect core
Publicly Offered Research
| Project Area | New Materials Science on Nanoscale Structures and Functions of Crystal Defect Cores |
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| Project/Area Number |
22H04500
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
横井 太史 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 准教授 (00706781)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | リン酸八カルシウム / バイオイメージング / ナノ粒子 / 生体適合性 / 機能コア / 蛍光 / イメージング / 芳香族カルボン酸 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、蛍光性カルボン酸を置換固溶したリン酸八カルシウムナノ粒子の精密合成、同ナノ粒子の細胞への導入のための表面有機修飾、同ナノ粒子の細胞への導入と細胞内で蛍光バイオイメージングプローブとして機能することの実証を経て、機能コアとして蛍光性カルボン酸を置換固溶したリン酸八カルシウムナノ粒子の蛍光バイオイメージングプローブとしての有用性を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
リン酸八カルシウム（OCP）ヒトの骨や歯を構成する無機主成分であるヒドロキシアパタイトの前駆体であると考えられている。OCPは人工骨として利用できるほど生体との高い親和性を有するセラミックス生体材料である。また、OCPは層状構造を持ち、層間にカルボン酸イオンを導入することができる。この性質を利用して、研究代表者はこれまでにOCPに蛍光性カルボン酸を導入することによって生体適合性に優れる蛍光体の作製に成功した。しかしながら、得られた蛍光体粒子のサイズは数マイクロメートルであり、蛍光バイオイメージングプローブとして利用するにはサイズが大きすぎることが課題であった。
そこで、2022年度の研究においては材料合成法を抜本的に見直し、合成プロセスを従来の溶解－析出法から沈殿法に変更し、高過飽和度環境で短時間で合成を完了させる合成反応系とすることによって蛍光性カルボン酸を導入したOCPナノ粒子の合成に成功した。しかし、得られた蛍光性OCPナノ粒子の蛍光波長は短波長であり、バイオイメージングプローブとしては不向きであることが分かった。
そこで2023年度の研究においてはOCPに導入するカルボン酸種を変更し、得られた材料の蛍光特性を調べた。その結果、2,5-ピリジンジカルボン酸、2,6-ピリジンジカルボン酸およびp-フェニレンジカルボン酸では依然として蛍光波長は短波長であったものの、4-（カルボキシメチル）安息香酸を導入したOCPにおいては約610nmの蛍光を示した。この結果は、従来の蛍光性OCPの蛍光波長の最大値（450nm）を大幅に超える長波長化に成功しており、蛍光性OCPのバイオイメージングプローブへの応用に向けて大きく前進する結果を得られたものと言える。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
