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バイオ・医療応用に向けた磁気分画法による磁気ナノ粒子の最適化

研究課題

研究課題/領域番号 18F18349
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
審査区分 小区分21030:計測工学関連
研究機関九州大学

研究代表者

吉田 敬  九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (30380588)

研究分担者 FARAG AHMED  九州大学, システム情報科学研究科(研究院, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2018-11-09 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2020年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2019年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2018年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
キーワード磁性ナノ粒子 / 磁気分画
研究実績の概要

磁性ナノ粒子を用いた医療バイオ応用に関する研究が盛んに行われている。その中に、癌などの疾病領域を高感度・高分解能に検出する磁気粒子イメージング、および磁性ナノ粒子のヒステリシス損による熱により、癌細胞のみを選択的に死滅させる磁気的ハイパーサーミア、磁性ナノ粒子の磁化特性の温度依存性を利用した体内温度推定などがある。これらの実現のためには、高検出感度化、選択的に癌細胞だけを死滅させるための高効率化、温度推定の高感度化が必要不可欠である。
これまでは、MRIの造影剤として世界で唯一体内使用が認可されている磁気ナノ粒子であるResovistの他にもともと物理粒径が均一である磁気ナノ粒子サンプルの磁気分画実験を行い、オリジナルサンプルと得られる分画磁気ナノ粒子サンプルの関係を明らかにした。また、磁性ナノ粒子を医療応用する場合、磁性ナノ粒子の周辺温度や、粘度によって磁性ナノ粒子の磁化特性が一般的には変化することが知られているが、これらのパラメータが磁化特性に及ぼす影響を定量的に調べてきた。
本年度は、磁性ナノ粒子が特定のターゲットと結合したかの有無を識別するという新たな磁性ナノ粒子のバイオ応用への展開を想定し、液相・固相磁性ナノ粒子サンプルの磁化挙動の違いのメカニズムを明らかにするとともに、実際の応用のために必要な磁性ナノ粒子の条件、励起磁界強度・周波数の条件などを明らかにした。
それぞれのバイオ応用において磁性ナノ粒子の最適化を行うことが、高感度・高性能化・高機能化に大きく寄与することを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 7件、 査読あり 7件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] AC Magnetization of Immobilized Magnetic Nanoparticles with Different Degrees of Parallel Alignment of Easy Axes2021

    • 著者名/発表者名
      Ahmed L. Elrefai, Teruyoshi Sasayama, Takashi Yoshida, Keiji Enpuku
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 57 号: 2 ページ: 5200105-5200105

    • DOI

      10.1109/tmag.2020.3024864

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of easy axis alignment on dynamic magnetization of immobilized and suspended magnetic nanoparticles2021

    • 著者名/発表者名
      Ahmed L. Elrefai, Keiji Enpuku, Takashi Yoshida
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 129 号: 9 ページ: 93905-93905

    • DOI

      10.1063/5.0041215

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Wash-free detection of biological target using cluster formation of magnetic markers2020

    • 著者名/発表者名
      Akiyoshi Kazuki、Yoshida Takashi、Sasayama Teruyoshi、Elrefai Ahmed L.、Hara Misato、Enpuku Keiji
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 500 ページ: 166356-166356

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2019.166356

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Estimation of the effective magnetic anisotropy constant of multi-core based magnetic nanoparticles from the temperature dependence of the coercive field2020

    • 著者名/発表者名
      Keiji Enpuku, Ahmed L. Elrefai, Takashi Yoshida, Tamara Kahmann, Jing Zhong, Thilo Viereck, and Frank Ludwig
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 127 号: 13 ページ: 133903-133903

    • DOI

      10.1063/1.5144713

    • 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] Viscosity Dependent Amplitude and Phase of Harmonic Signals of Magnetic Nanoparticles2020

    • 著者名/発表者名
      Elrefai Ahmed L.、Yoshida Takashi、Enpuku Keiji
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 507 ページ: 166809-166809

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2020.166809

    • 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] Three-dimensional detection of magnetic nanoparticles using a field-free line with weak field gradient and multiple pickup coils2019

    • 著者名/発表者名
      Shohei Hamanaga, Takashi Yoshida, Teruyoshi Sasayama, Ahmed L. Elrefai, and Keiji Enpuku
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: 6 ページ: 61001-61001

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab1950

    • 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] Effect of viscosity on harmonics signals of magnetic nanoparticles for thermometry application2019

    • 著者名/発表者名
      Ahmed L. Elrefai, Takashi Yoshida, Keiji Enpuku
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 491 ページ: 165480-165480

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2019.165480

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] AC Magnetization of Immobilized Magnetic Nanoparticles with Different Degree of Parallel Alignment of Easy Axes2020

    • 著者名/発表者名
      Ahmed L. Elrefai, Teruyoshi Sasayama, Takashi Yoshida, Keiji Enpuku
    • 学会等名
      IEEE International Magnetic Conference (INTERMAG 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Viscosity-independent method for thermometry based on harmonic signals of Magnetic Nano Particles2019

    • 著者名/発表者名
      Ahmed L. Elrefai, Takashi Yoshida, and Keiji Enpuku
    • 学会等名
      The Joint European Magnetic Symposia
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-11-12   更新日: 2024-03-26  

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