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カーボンナノチューブの生分解性の解明と制御

研究課題

研究課題/領域番号 17H02742
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 ナノ材料化学
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

張 民芳  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (60518330)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2019年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2018年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2017年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワードカーボンナノチューブ / カーボンナノ材料 / 生分解 / 免疫細胞 / 動物実験 / Carbon nanotube / Carbon nanomaterials / Biodegradation / macrophages / Enzyme / 光吸収法 / 近赤外光吸収法 / フラーレン・ナノチューブ・グラフェン
研究成果の概要

カーボンナノチューブ(CNT)は堅牢な構造を持っているため、生体内で分解されにくく、実用化する際に安全上の懸念が非常に大きい。近年、CNTは酵素や免疫細胞により分解される可能性があることが報告され、CNTの生体内での安定性に関する議論が急増している。しかし、定量的な研究がなく、CNTの生分解についてはまだ不明な点が多い。本研究では、CNTの近赤外光吸収特性を活かして、細胞内と生体組織内のCNT量の測定方法を開発し、免疫細胞と実験動物を用いてCNTの生分解性能を定量的に評価した。また、CNTの生分解性能のサイズ依存性を解明し、直径が小さいCNTが大きいの方より分解されやすいことを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

CNT産業の創出に伴って、CNTが環境へ暴露し、動物や人体に吸収されて免疫組織に蓄積する可能性があり、健康への有害な影響への懸念がある。本研究では、CNTの近赤外光吸収特性を活かして、細胞内や生体組織内のCNT定量測定方法を開発した。この技術は、今研究のCNT生分解性の解明に利用できるだけではなく、CNTの安全性評価やCNTのナノメディシンへの応用研究にも役に立つ。また、CNTの生分解特性のサイズ依存性の解明は、CNTの構造特性からCNTの生分解性の予測が可能になり、特定の用途に適したCNTのタイプの選定ができ、安全性を確保したCNTの実用化に貢献される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 2件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 6件、 招待講演 3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Clearance of single-wall carbon nanotubes from the mouse lung: a quantitative evaluation2020

    • 著者名/発表者名
      Zhang Minfang、Xu Ying、Yang Mei、Yudasaka Masako、Okazaki Toshiya
    • 雑誌名

      Nanoscale Advances

      巻: 2 号: 4 ページ: 1551-1559

    • DOI

      10.1039/d0na00040j

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Diameter-Dependent Degradation of 11 Types of Carbon Nanotubes: Safety Implications2019

    • 著者名/発表者名
      Zhang Minfang、Yang Mei、Nakajima Hideaki、Yudasaka Masako、Iijima Sumio、Okazaki Toshiya
    • 雑誌名

      ACS Applied Nano Materials

      巻: 2 号: 7 ページ: 4293-4301

    • DOI

      10.1021/acsanm.9b00757

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biodegradation of Carbon Nanotubes by Macrophages2019

    • 著者名/発表者名
      Yang Mei、Zhang Minfang
    • 雑誌名

      Frontiers in Materials

      巻: 6 ページ: 1-7

    • DOI

      10.3389/fmats.2019.00225

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Time-dependent degradation of carbon nanotubes correlates with decreased reactive oxygen species generation in macrophage2019

    • 著者名/発表者名
      Mei Yang, Minfang Zhang, Hideaki Nakajima, Masako Yudasaka, Sumio Iijima, Toshiya Okazaki
    • 雑誌名

      International Journal of Nanomedicine

      巻: 14 ページ: 2797-2807

    • DOI

      10.2147/ijn.s199187

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Carbon nanohorn/liposome systems: Preformulation, design and in vitro toxicity studies2019

    • 著者名/発表者名
      Pippa Natassa、Stangel Christina、Kastanas Ioannis、Triantafyllopoulou Efstathia、Naziris Nikolaos、Stellas Dimitris、Zhang Minfang、Yudasaka Masako、Demetzos Costas、Tagmatarchis Nikos
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: C

      巻: 105 ページ: 110114-110114

    • DOI

      10.1016/j.msec.2019.110114

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Simple Method for Removal of Carbon Nanotubes from Wastewater Using Hypochlorite2019

    • 著者名/発表者名
      Minfang Zhang, Yinmei Deng, Mei Yang, Hideaki Nakajima, Masako Yudasaka, Sumio Iijima & Toshiya Okazaki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 1284-1284

    • DOI

      10.1038/s41598-018-38307-7

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fasting-dependent Vascular Permeability Enhancement in Brown Adipose Tissues Evidenced by Using Carbon Nanotubes as Fluorescent Probes.2018

    • 著者名/発表者名
      Yudasaka M, Yomogida Y, Zhang M, Nakahara M, Kobayashi N, Tanaka T, Okamatsu-Ogura Y, Saeki K, Kataura H.
    • 雑誌名

      Sci Rep

      巻: 8 号: 1 ページ: 14446-14446

    • DOI

      10.1038/s41598-018-32758-8

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Self-assembled nanodiamond supraparticles for anticancer chemotherapy2018

    • 著者名/発表者名
      Yue Yu, Masahiro Nishikawa, Ming Liu, Takahiro Tei, Sunil C. Kaul, Renu Wadhawa, Minfang Zhang, Junko Takahashi, Eijiro Miyako
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: N.A. 号: 19 ページ: 8969-8978

    • DOI

      10.1039/c8nr00641e

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Size-dependent cell uptake of carbon nanotubes by macrophages: A comparative and quantitative study2018

    • 著者名/発表者名
      Minfang Zhang, Mei, Yang, Takahiro Morimoto, Naoko Tajima, Kayo Ichiraku, Katsuhide Fujita, Sumio Iijima, Masako Yudasaka, Toshiya Okazaki
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 127 ページ: 93-101

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2017.10.085

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantification of Carbon Nanotubes Taken up by Macrophage Cells Using Optical Absorption Method2018

    • 著者名/発表者名
      Minfang Zhang,y Mei Yang, Masako Yudasaka, Toshiya Okazaki
    • 雑誌名

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      巻: 16 号: 0 ページ: 93-96

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2018.93

    • NAID

      130006712450

    • ISSN
      1348-0391
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Significance of Optimization of Phospholipid Poly(Ethylene Glycol) Quantity for Coating Carbon Nanohorns to Achieve Low Cytotoxicity2017

    • 著者名/発表者名
      Maki Nakamura, Yoshio Tahara, Shinsuke Fukata, Minfang Zhang, Mei Yang, Sumio Iijima, Masako Yudasaka
    • 雑誌名

      BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN

      巻: 90 号: 6 ページ: 662-666

    • DOI

      10.1246/bcsj.20170003

    • NAID

      130006770645

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hypochlorite Degrades 2D Graphene Oxide Sheets Faster than 1D Oxidised Carbon Nanotubes and Nanohorns2017

    • 著者名/発表者名
      Leon Newman, Neus Lozano, Minfang Zhang, Sumio Iijima, Masako Yudasaka, Cyrill Bussy and Kostas Kostarelos
    • 雑誌名

      npj 2D Materials and Applications

      巻: 39 号: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1038/s41699-017-0041-3

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] In vivo evaluation of biodistribution, toxicity and clearance of single wall carbon nanotubes depending on the dispersants2020

    • 著者名/発表者名
      許穎、張民芳、楊梅、湯田坂雅子、岡崎俊也
    • 学会等名
      FNTG学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブの生分解2019

    • 著者名/発表者名
      張民芳
    • 学会等名
      黒鉛化合物研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The fate of single-wall carbon nanotubes in the mouse lung and liver2019

    • 著者名/発表者名
      張民芳、許穎、楊梅、湯田坂雅子、飯島澄男、岡崎俊也
    • 学会等名
      FNTG学会ナノバイオシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Quantitative evaluation of the biodegradation of single-wall carbon nanotubes in the mouse lung and liver2019

    • 著者名/発表者名
      張民芳、許穎、楊梅、湯田坂雅子、岡崎俊也
    • 学会等名
      NT19、International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-Dimensional Materials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Degradation of single-wall carbon nanotubes by lung macrophages of mouse in vivo2019

    • 著者名/発表者名
      Ying Xu, Minfang Zhang*, Mei Yang, Masako Yudasaka, Toshiya Okazaki
    • 学会等名
      第56回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン 総合シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Simple Method for Removal of Carbon Nanomaterials from Wastewater by Using Hypochlorite2018

    • 著者名/発表者名
      Minfang Zhang, Yinmei Deng, Mei Yang, Hideaki Nakajima, Masako Yudasaka, Sumio Iijima & Toshiya Okazaki
    • 学会等名
      NT18
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamical Changes in Toxicity and Quantity of CNTs after Uptake by Macrophage2018

    • 著者名/発表者名
      Mei Yang, Minfang Zhang, Hideaki Nakajima, Masako Yudasaka, Sumio Iijima, Toshiya Okazaki
    • 学会等名
      NT18
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Near-Infrared Photoluminescent Carbon Nanotubes for Imaging of Brown Adipose Tissue2018

    • 著者名/発表者名
      Masako Yudasaka, Yohei Yomogida, Minfang Zhang, Masako Nakahara, Norihiko Kobayashi, Takeshi Tanaka, Yuko Okamatsu-Ogura, Kumiko Saeki & Hiromichi Kataura
    • 学会等名
      NT18
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Toxicity and Degradation of Carbon Nanotubes after Uptake by Macrophage2018

    • 著者名/発表者名
      Minfang Zhang, Mei Yang, Hideaki Nakajima, Masako Yudasaka,Sumio Iijima, Toshiya Okazaki
    • 学会等名
      2018 MRS Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Biodegradation Rate of Carbon Nanotube Depending on Diameters2018

    • 著者名/発表者名
      張民芳、鄧引梅、楊梅、中島 秀朗、湯田坂雅、飯島澄男、岡崎俊也
    • 学会等名
      FNTG学会,東京大学
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブの生分解2018

    • 著者名/発表者名
      張民芳
    • 学会等名
      第10回ナノカーボン実用化推進研究会,東京大学
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantification of Carbon Nanotubes Uptaken by Macrophage Cells Using Optical Absorption Method2017

    • 著者名/発表者名
      張 民芳、楊 梅、湯田坂 雅子、岡崎 俊也
    • 学会等名
      11th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 免疫細胞によるカーボンナノチューブの取り込みと生分解2017

    • 著者名/発表者名
      張民芳
    • 学会等名
      ナノカーボンバイオシンポプログラム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Uptake and biodegradation of CNTs by macrophage2017

    • 著者名/発表者名
      張民芳、楊梅、湯田坂雅、岡崎俊也
    • 学会等名
      FNTG学会、京都大学、2017/09/13
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] カーボンナノ材料の処理方法2018

    • 発明者名
      張民芳、鄧引梅、楊梅、中島秀朗、岡崎俊也
    • 権利者名
      産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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