線源内療法を視野に入れた放射性同位元素ナノコンテナ製造の試み

• 研究課題/領域番号: 16K15579
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 放射線科学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 大槻 勤 京都大学, 複合原子力科学研究所, 教授 (50233193)
• 研究協力者: 高宮 幸一 ; 関本 俊 ; 末木 啓介 ; 増永 慎一郎
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 線源内療法 / ナノコンテナ / 放射性同位元素 / フラーレン / ナノチューブ / 液体クロマトグラフィー / 内包フラーレン / 第一原理視乳レーション / テクネチウム-99m / 金-194 / α線β線核種 / ホットアトム / 医療用RI / 加速器 / 医療応用

研究成果の概要

本実験では加速器および原子炉等からの量子ビーム（中性子、陽子、光子など）を用いた原子核反応による反跳効果を利用し、C60への各種放射性同位元素の内包化を目指した実験的検討を行った。特に本実験では生体内イメージングや線源内療法を視野に入れた99mTc及び194Au放射性同位元素内包の可能性（99mTc@C60, 194Au@C60）の検討を行なった。高速液体クロマトグラフィーによりトレースした結果、フラーレンと放射能のフラクションの一致が見られた。本研究ではMo原子がC60に内包可能であることは、第一原理を用いた分子動力学(MD)シミュレーションによっても本研究で確かめられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

「核医学用99mTc@C60，194Au@C60の検討」では、反跳効果を利用してフラーレンに放射性同位元素が挿入可能かどうかしらべられた。さらに第一原理分子動力学シミュレーションより、Mo, Au原子をC60の6員環中央に垂直に衝突させた場合、Moは40 eVで、Auは80 eVで内包可能であることを見出した。100Moは内包後99mTcに変化するがケージ内に留まることが示唆された。我々は、原子核反跳効果を利用する実験でも99mTc@C60，194Au@C60が合成可能であることを見出した。線源内療法のための放射性同位元素ナノコンテナ製造が有望であることが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Study of fission using multi-nucleon transfer reactions (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Nishio, K. Hirose, M. Vermeulen, H. Makii, R. Orlandi, K. Tsukada, M. Asai, A. Toyoshima, T.K. Sato, Y. Nagame, S. Chiba, Y. Aritomo, S. Tanaka, T. Ohtsuki, I. Tsekhanovich, C.M. Petrache, A. Andreyev
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 169 ページ: 00013-1
  • DOI: 10.1051/epjconf/201816900013
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A new detector system for the measurement of high-energy prompt gamma-rays for low-energy neutron induced fission (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Makii, K. Nishio, K. Hirose, R. Orlandi, R. Leguillon, T. Ogawa, T. Soldner, F.-J. Hambsch, M. Aiche, A. Astier e, S. Czajkowski, R. Frost, S. Guo, U. Koster, L. Mathieu, T. Ohtsuki, C.M. Petrache, A. Pollitt, S. Sekimoto, K. Takamiya, I. Tsekhanovich
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 巻: 906 ページ: 88-96
  • DOI: 10.1016/j.nima.2018.07.055
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Production of medical radioactive nuclides using an electron linear accelerator (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Tadokoro, U. Ueno, Y. Kani, S. Sekimoto, T. Ohtsuki
  • 雑誌名: Proceedings of the 2017 Symposium on Nuclear Data,JAEA-Conf 2018-001, INDC(JPN)-204 巻: 2018-001 ページ: 85-90
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Use of different surface covering materials to enhance removal of radiocaesium in plants and upper soil from orchards in Fukushima prefecture (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Sato, H. Akai, Y. Saito, T. Takase, H. Kikunaga, N. Sekiya, T. Ohtsuki, K. Yamaguchi
  • 雑誌名: Journal of Environmental Radioactivity 巻: in press ページ: 204-211
  • DOI: 10.1016/j.jenvrad.2017.03.022
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Simultaneous measurement of neutron-induced fission and capture cross sections for 241Am at neutron energies below fission threshold. (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Hirose, K. Nishio, H. Makii, I Nishinaka, S. Ota, T. Nagayama, N. Tamura, S. Goto, A. Andreyev, M. Vermeulen, S. Gilespie, C. Barton, A. Kimura, H. Harada, S. Meigo, S Chiba, T. Ohtsuki.
  • 雑誌名: Nuclear Instr. And Meth. A 巻: 856 ページ: 133-138
  • DOI: 10.1016/j.nima.2016.12.021
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Role of Multichance Fission in the Description of Fission-Fragment Mass Distributions at High Energies (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Hirose, K. Nishio, S. Tanaka, R. Leguillon, H. Makii, I Nishinaka, R. Orlandi, K. Tsukada, J. Smallcombe, M.J. Vermeulen, S Chiba, Y. Aritomo, T. Ohtsuki, K. Nakano, S. Araki, Y. Watanabe, R. Tatsuzawa, N. Takaki, N. Tamura, S. Goto, I. Tse khanovi ch, A.N. Andreyev
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 119 号: 22 ページ: 222501-222501
  • DOI: 10.1103/physrevlett.119.222501
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Study of F ission Using Multi-Nuceon T ransfer Re actions. (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Nishio, K. Hirose, V. Mark, H. Makii, R. Orlandi, K. Tsukada, M. Asai, A. Toyoshima, T. K. Sato, Y. Nagame, S. Chiba, Y. Aritomo, S. Tanaka, T. Ohtsuki, I. Tsekhanovich, C. M. Petrache, A. Andreyev
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 163 ページ: 00041-00041
  • DOI: 10.1051/epjconf/201716300041
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Experimental fission study using multi-nucleon transfer reactions (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Nishio, K. Hirose, R. Leguillon, H. Makii, R. Orlandi, K. Tsukada, J. Smallcombe, S. Chiba, Y. Aritomo, S. Tanaka, T. Ohtsuki, I. Tsekhanovich, C. M. Petrache, A. Andreyev
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 146 ページ: 04009-04009
  • NAID: 120006775930
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Separation and purification of Tc-99m from Mo-99 produced by electron linear accelerator (2017)
  • 著者名/発表者名: Shun Sekimoto, Katsuyoshi Tatenuma, Yumi Suzuki, Akira Tsuguchi, Atsushi Tanaka, Takahiro Tadokoro, Yuko Kani, Yasumasa Morikawa, Asaki Yamamoto, Tsutomu Ohtsuki
  • 雑誌名: Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 巻: 311 号: 2 ページ: 1361-1366
  • DOI: 10.1007/s10967-016-4959-2
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Production Of Radioisotopes At Institute For Integrated Radiation And Nuclear Science, Kyoto University (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Ohtsuki
  • 学会等名: 2nd International Conference on Radioanalytical and Nuclear Chemistry / RANC 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Radiochemical and Instrumental Neutron Activation Analysis Using Kyoto University Reactor. (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Sekimoto, T. Ohtsuki
  • 学会等名: 10th International Symposium on Technetium and Rhenium-Science and Utilization
  • 国際学会
• [学会発表] Radiochemical study and MD simulation for endohedral fullerenes. (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Ohtsuki
  • 学会等名: 11th International Conference on Methods and Applications of Radioanalytical Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Mo-99/Tc-99m Production Using an Electron Linear Accelerator (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Ohtsuki
  • 学会等名: 10th International Symposium on Technetium and Rhenium-Science and Utilization
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 電子線形加速器を利用した医療用核種製造システムの検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 関本俊，田所孝広，上野雄一郎，可児祐子，蓼沼克嘉，Jang Jaewoong，井上佳徳，山本昌志，上坂充，大槻勤
  • 学会等名: 日本原子力学会2018春の年会
• [学会発表] 電子線形加速器を利用した医療用核種製造システムの検討 (4) 照射用Moターゲットの選定とその化学処理 (2018)
  • 著者名/発表者名: 津口明, 鈴木祐未, 蓼沼克嘉, ジャン ジェウン, 井上佳徳, 上坂充, 大槻勤, 関本俊
  • 学会等名: 日本原子力学会2018春の年会
• [学会発表] Radiochemical study and MD simulation for endohedral fullerenes. (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Ohtsuki, A. Manjanath, K. Ohno
  • 学会等名: The 11th International Conference on Methods and Applications of Radioanalytical Chemistry (MARC-XI), Apr. 8-1, 2018, Hawaii
  • 国際学会
• [学会発表] Radiochemical and Instrumental Neutron Activation Analysis Using Kyoto University Reactor (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Sekimoto, T. Ohtsuki
  • 学会等名: The 11th International Conference on Methods and Applications of Radioanalytical Chemistry (MARC-XI), Apr. 8-1, 2018, Hawaii
  • 国際学会
• [学会発表] 電子線形加速器を利用したMo-99/Tc-99m製造システムにおける製造量評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 関本俊、田所孝広、可児祐子、上野雄一郎、大槻勤
  • 学会等名: 日本原子力学会 2017春の年会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2017-03-27
• [学会発表] Radiochemical study of endohedral fullerenes and MD simulation (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Ohtsuki
  • 学会等名: The 9th Conference of the Asian Consortium on Computational Materials Science, Kuala Lumpur、(ACCMS-09)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Fullerenes Using Reactor/Accelerator and MD Simulation (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Ohtsuki
  • 学会等名: the 5th-International Nuclear Chemistry Congress on August 27th - September 1st 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 99Mo/99mTc production using an electron linear Accelerator (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Sekimoto, T. Tadokoro, Y. Kani, Y. Ueno, T. Ohtsuki
  • 学会等名: the 5th-International Nuclear Chemistry Congress on August 27th - September 1st 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 電子線形加速器を利用した医療用核種製造システムにおける Ge-68/Ga-68製造量の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田所孝広，上野雄一郎，可児祐子，関本俊，大槻勤
  • 学会等名: 日本原子力学会2017秋の年会
• [学会発表] Photonuclear production of Mo-99/Tc-99m using molybdenum trioxide and activated carbon (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Jang and M. Uesaka K. Tatenuma and A. Tsuguchi, S. Sekimoto and T. Ohtsuki
  • 学会等名: Topical Meeting on Mo-99 Production Technology Development Set. 10-13, 2017 Montreal
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Tc@C60, Au@C60実験 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大槻勤
  • 学会等名: NEDO プロジェクト最終合同ミーティング
  • 発表場所: Gothenburg, Sweden
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Radiochemical study of endohedral fullerenes and MD simulation (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Ohtsuki
  • 学会等名: The 11th Conference of Asian Consortium of Computational Materials Science-Virtual Organization
  • 発表場所: Sakura Hall, Tohoku Univ. Sendai
  • 年月日: 2016-12-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Generator of highly concentrated pure Tc-99m from low specific activity Mo-99 produced by reactor and/or electron liniear accelerator. (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Tatenuma, A. Tsuguchi, Y. Suzuki, K. Ishikawa, S. Sekimoto, T. Ohtsuki
  • 学会等名: 2016 Topical Meeting on Molybdenum-99 Technological Development
  • 発表場所: St. Louis, Missouri, USA
  • 年月日: 2016-09-11
  • 国際学会
• [学会・シンポジウム開催] Ｔｈｅ １１ｔｈ Asian Consortium on Computational Materials Science - Virtual Organization (2016)
  • 発表場所: Tohoku Univ. Sendai
  • 年月日: 2016-12-19
• [学会・シンポジウム開催] 2016 Topical Meeting on Molybdenum-99 Technological Development (2016)
  • 発表場所: St. Louis, Missouri, USA
  • 年月日: 2016-09-11