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電場の印加によってナノ粒子が細胞膜を透過する現象の解析とその精密制御

研究課題

研究課題/領域番号 15K21292
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 化工物性・移動操作・単位操作
生体医工学・生体材料学
研究機関大阪府立大学

研究代表者

仲村 英也  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00584426)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2015年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードナノ粒子 / 細胞膜 / 細胞膜透過 / 分子動力学計算 / 膜透過 / ナノ粒子と細胞の相互作用 / ナノ粒子と細胞膜の相互作用
研究成果の概要

電場の印加によってナノ粒子が細胞膜を透過する現象に焦点を当てた。特に、人為的に操作可能な制御因子であるナノ粒子の物性と電場の印加条件の影響を、分子動力学(MD)シミュレーションを用いて解析した。その結果、微弱な電場の印加によってナノ粒子が細胞膜を直接透過する現象を初めて見出した。この透過経路では、ナノ粒子侵入時に膜貫通孔が自発的に形成し、これを通じて粒子が細胞膜を直接透過した。加えて、粒子の膜透過後に細胞膜は自己修復した。すなわち、細胞へのダメ―ジが小さくてかつ高い送達効率を兼ね備えた、新奇で意義深い透過経路を見出すことができた。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Direct Permeation of Nanoparticles across Cell Membrane: A Review2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Hideya、Watano Satoru
    • 雑誌名

      KONA Powder and Particle Journal

      巻: 35 号: 0 ページ: 49-65

    • DOI

      10.14356/kona.2018011

    • NAID

      130006406417

    • ISSN
      0288-4534, 2187-5537
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of number of hydroxyl groups of fullerenol C 60 (OH) n on its interaction with cell membrane2017

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Hideya、Nozaki Yusuke、Koizumi Yuhei、Watano Satoru
    • 雑誌名

      Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers

      巻: in press ページ: 18-24

    • DOI

      10.1016/j.jtice.2017.11.016

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] MD simulation study of direct permeation of a nanoparticle across the cell membrane under an external electric field2016

    • 著者名/発表者名
      K. Shimizu, H. Nakamura, S. Watano
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 8 号: 23 ページ: 11897-11906

    • DOI

      10.1039/c6nr02051h

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 電場印加環境におけるナノ粒子の細胞膜透過:分子シミュレーションによる解析2018

    • 著者名/発表者名
      仲村英也
    • 学会等名
      粉体工学会・日本化学会新領域研究グループ合同セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノ粒子の細胞膜透過における界面電気現象の分子動力学解析2018

    • 著者名/発表者名
      仲村英也,瀬澤恭平,大崎修司,綿野 哲
    • 学会等名
      化学工学会第83年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 複数のナノ粒子の細胞膜透過現象:分子動力学法による解析2018

    • 著者名/発表者名
      秦 将貴,仲村英也,大崎修司,綿野 哲
    • 学会等名
      化学工学会第83年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 電場の印加によるナノ粒子の細胞膜透過現象の分子動力学解析 粒子サイズの影響2017

    • 著者名/発表者名
      瀬澤恭平,仲村英也,綿野 哲
    • 学会等名
      化学工学会第82年会
    • 発表場所
      芝浦工業大学(東京都港区)
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 修飾分子のアルキル鎖長がナノ粒子の細胞膜透過に及ぼす影響2017

    • 著者名/発表者名
      野田 樹,仲村英也,綿野 哲
    • 学会等名
      化学工学会第82年会
    • 発表場所
      芝浦工業大学(東京都港区)
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Permeation of Nanoparticles across Cell Membrane: Insights from Molecular Dynamic Simulation Studies2017

    • 著者名/発表者名
      H. Nakamura, K. Sezawa, S. Watano
    • 学会等名
      7th Asian Particle Technology Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MD Simulation Study of Permeation of Nanoparticle across Cell Membrane by Applying Electric Fields: Effect of Particle Size2017

    • 著者名/発表者名
      K. Sezawa, H. Nakamura, S. Watano
    • 学会等名
      7th Asian Particle Technology Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノ粒子が細胞膜を透過する現象の解析2017

    • 著者名/発表者名
      仲村英也
    • 学会等名
      第107回テクノラボツアー「夢を実現する工学―化学工学分野の最先端研究」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 平面脂質膜を用いたナノ粒子と細胞膜の相互作用の解析2017

    • 著者名/発表者名
      野田 樹, 仲村英也,綿野哲
    • 学会等名
      2017 年度粉体操作に伴う諸現象に関する勉強会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ナノ粒子が細胞膜を透過する現象の理解2017

    • 著者名/発表者名
      仲村英也
    • 学会等名
      化学工学会第49回秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノ粒子の細胞膜透過性を評価します2017

    • 著者名/発表者名
      仲村英也
    • 学会等名
      APPIE産学連携フェア2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] MD Simulation Study of Direct Permeation of Nanoparticle Across Cell Membrane Under External Electric Field2016

    • 著者名/発表者名
      H. Nakamura, K. Shimizu, K. Sezawa, S. Watano
    • 学会等名
      AIChE Annual Meeting 2016
    • 発表場所
      San Francisco, CA, USA
    • 年月日
      2016-11-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電場の印加でナノ粒子が細胞膜を透過する現象2016

    • 著者名/発表者名
      仲村英也,清水健太,瀬澤恭平,綿野 哲
    • 学会等名
      第67回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      北海道教育大学(北海道旭川市)
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 電場の印加によるナノ粒子の細胞膜透過現象の分子動力学解析 粒子表面の親水―疎水性の影響2016

    • 著者名/発表者名
      瀬澤恭平,仲村英也,綿野 哲
    • 学会等名
      第67回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      北海道教育大学(北海道旭川市)
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 電場印加環境におけるナノ粒子細胞膜透過現象の分子動力学シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      仲村英也,清水健太,綿野 哲
    • 学会等名
      第52回粉体工学会夏期シンポジウム
    • 発表場所
      ひょうご共済会館(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 電場の印加によるナノ粒子の細胞膜透過現象の分子動力学解析:粒子表面の親水疎水性の影響2016

    • 著者名/発表者名
      瀬澤恭平,仲村英也,綿野 哲
    • 学会等名
      第52回粉体工学会夏期シンポジウム
    • 発表場所
      ひょうご共済会館(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 電場の印加によってナノ粒子が細胞膜を透過するメカニズム: 分子動力学計算による解析2016

    • 著者名/発表者名
      仲村 英也, 清水 健太, 綿野 哲
    • 学会等名
      化学工学会第81年会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2016-03-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Mechanism of Nanoparticle Permeation Across Cell Membrane2015

    • 著者名/発表者名
      K. Shimizu, H. Nakamura, S. Watano
    • 学会等名
      The 6th Asian Particle Technology Symposium
    • 発表場所
      COEX, Seoul, Korea
    • 年月日
      2015-09-18
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノ粒子のリン脂質2重膜透過挙動:分子シミュレーションによる解析2015

    • 著者名/発表者名
      仲村 英也
    • 学会等名
      第66回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島県鹿児島市)
    • 年月日
      2015-09-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 正帯電性ナノ粒子の細胞膜透過メカニズムの解析2015

    • 著者名/発表者名
      清水 健太,仲村 英也,綿野 哲
    • 学会等名
      粉体操作に伴う諸現象に関する勉強会
    • 発表場所
      白浜荘(滋賀県高島市)
    • 年月日
      2015-08-01
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [備考] 科学ニュースサイト(Atlas of Science)で取り上げられた

    • URL

      http://atlasofscience.org/nanoparticle-can-directly-permeate-across-cell-membrane-without-membrane-disruption/

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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