感染症予防を目指した細胞・抗原分子の高速レーザーナノサージェリー技術の研究

• 研究課題/領域番号: 23680058
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 医用システム
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 寺川 光洋 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (60580090)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円); 2013年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2012年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2011年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
• キーワード: 低侵襲治療システム / レーザー医療 / ナノサージェリー / 細胞膜穿孔 / ドラッグデリバリー / フェムト秒レーザー / 誘電体粒子

研究概要

誘電体微粒子へのフェムト秒レーザー照射により励起した光増強場を細胞のプロセシングに応用した。非集光単一パルス照射で細胞選択的に多数の細胞の一括プロセシングが出来ることを実験実証し、抗原選択的に細胞膜に小孔を形成できることを示した。本研究により、(1)熱影響層が極めて小さいナノスケールでのプロセシングと、(2)多数の粒子の同時励起による高いスループットを兼備した新規細胞サージェリー方法を実現した。

研究成果

• [雑誌論文] Evaluation of parameters influencing the molecular delivery by biodegradable microsphere-mediated perforation using femtosecond laser (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Mitsuhashi, M. Terakawa
  • 雑誌名: Journal of Biomedical Optics 巻: 19 号: 1 ページ: 015003-015003
  • DOI: 10.1117/1.jbo.19.1.015003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Near-infrared femtosecond laser-triggered nano- perforation of hollow microcapsules (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Terakawa, T. Mitsuhashi, T. Shinohara, H. Shimizu
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 21 号: 10 ページ: 12604-12610
  • DOI: 10.1364/oe.21.012604
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vitro perforation of human epithelial carcinoma cell with antibody-conjugated biodegradable microspheres illuminated by a single 80 fs near-infrared laser pulse (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Terakawa, Y. Tsunoi, T. Mitsuhashi
  • 雑誌名: International Journal of Nanomedicine 巻: 7 ページ: 2653-2660
  • DOI: 10.2147/ijn.s31768
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biodegradable microsphere mediated membrane permeabili- zation and transfection using femtosecond laser (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Terakawa
  • 雑誌名: Proceedings of CLMS 巻: 8-4 ページ: 92-93
• [雑誌論文] Biodegradable microsphere mediated membrane permeabilization and transfection using femtosecond laser (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Terakawa
  • 雑誌名: Proc. CLMS 巻: 8-4 ページ: 92-93
• [雑誌論文] Dielectric microsphere mediated transfection using femtosecond laser (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Terakawa, Y. Tanaka
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: 36 号: 15 ページ: 2877-2879
  • DOI: 10.1364/ol.36.002877
  • 査読あり
• [学会発表] Microfluidic perforation system using femtosecond laser and biodegradable microspheres (2014)
  • 著者名/発表者名: 三橋龍樹
  • 学会等名: International Workshop on the Fabrication and Application of Microstructured Optical Devices
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-02-28
• [学会発表] Femtosecond laser processing for biomedical applications (2014)
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋
  • 学会等名: International Workshop on the Fabrication and Application of Microstructured Optical Devices
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2014-02-27
• [学会発表] Biodegradable microsphere-mediated perforation using low-intensity femtosecond laser pulses for microfluidic perforation system (2014)
  • 著者名/発表者名: 三橋龍樹
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2014
  • 発表場所: サンフランシスコ(米国)
  • 年月日: 2014-02-02
• [学会発表] Biodegradable microsphere- mediated perforation using low-intensity femtosecond laser pulses for microfluidic perforation system (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Mitsuhashi, M. Terakawa
  • 学会等名: SPIE Photonics West
  • 発表場所: 米国、サンフランシスコ
• [学会発表] Femtosecond laser- triggered nanoperforation of polymer hollow microsphere (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋
  • 学会等名: 12th International Conference on Laser Ablation (COLA 2013)
  • 発表場所: イスキア(イタリア)
  • 年月日: 2013-10-07
• [学会発表] フェムト秒レーザ励起光増強場によるドラッグデリバリー (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋
  • 学会等名: 分子デリバリー研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-09-24
• [学会発表] Size-dependent nanoparticle delivery by biodegradable microsphere-mediated perforation using femtosecond laser (2013)
  • 著者名/発表者名: 三橋龍樹
  • 学会等名: SPIE Optics + Photonics 2013
  • 発表場所: サンディエゴ(米国)
  • 年月日: 2013-08-26
• [学会発表] Femtosecond laser nanoablation by enhanced optical field (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋
  • 学会等名: The 6th International Congress on Laser Advanced Materials Processing (LAMP 2013)
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2013-07-25
• [学会発表] 生分解性ポリマー微粒子を用いたレーザー薬剤導入における導入分子サイズの検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三橋龍樹
  • 学会等名: 第29回日本DDS学会学術会議
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2013-07-04
• [学会発表] Femtosecond laser-triggered local destruction of polymer microcapsules for drug delivery (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋
  • 学会等名: European Conferences on Biomedical Optics (ECBO 2013)
  • 発表場所: ミュンヘン(ドイツ)
  • 年月日: 2013-05-14
• [学会発表] 誘電体粒子レンズを用いたフェムト秒レーザ細胞プロセシングとドラッグデリバリーへの応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋
  • 学会等名: 第79回レーザ加工学会講演会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2013-05-07
• [学会発表] 多微粒子レンズ集光場によるフェムト秒レーザ細胞プロセシング (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋
  • 学会等名: 電気学会光・量子デバイス研究会
  • 発表場所: 松江
  • 年月日: 2013-03-08
• [学会発表] Biodegradable microsphere mediated perforation of cells using femtosecond laser for theranos- tics (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2013
  • 発表場所: サンフランシスコ(米国)
  • 年月日: 2013-02-03
  • 招待講演
• [学会発表] Femtosecond laser-triggered nanoperforation of polymer hollow microsphere (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Terakawa, T. Mitsuhashi, T. Shinohara
  • 学会等名: 12th International Conference on Laser Ablation (COLA)
  • 発表場所: イタリア、イスキア
• [学会発表] Size-dependent nanoparticle delivery by biodegradable microsphere-mediated perforation using femtosecond laser (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Mitsuhashi, M. Terakawa
  • 学会等名: SPIE Optics + Photonics (2013)
  • 発表場所: 米国、サンディエゴ
• [学会発表] Femtosecond laser-triggered local destruction of polymer microcapsules for drug delivery (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Terakawa
  • 学会等名: European Conferences on Biomedical Optics (ECBO)
  • 発表場所: ドイツ、ミュンヘン
• [学会発表] Enhanced cell membrane permeability by using multi-microsphere lens focusing of burst mode of low-intensity 80 MHz femtosecond lasers (2012)
  • 著者名/発表者名: 三橋龍樹
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2012-09-12
• [学会発表] Dielectric microsphere mediated cell perforation using a single shot femtosecond laser pulse (2012)
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋
  • 学会等名: The 8th Asia Pacific Laser Symposium (APLS 2012)
  • 発表場所: 黄山(中国)
  • 年月日: 2012-05-28
• [学会発表] Biodegradable microsphere mediated membrane permeabilization and transfection using femtosecond laser (2012)
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋
  • 学会等名: Conference on Laser Surgery and Medicine 2012 (CLMS2012)
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-04-27
• [学会発表] フェムト秒レーザの多微粒子レンズ集光場による細胞膜の単一パルスプロセッシング (2012)
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋
  • 学会等名: 講演奨励賞受賞記念講演,第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] フェムト秒レーザの多微粒子レンズ集光場による細胞膜の単一パルスプロセッシング (2012)
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)(講演奨励賞受賞記念講演)
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 低強度多パルスフェムト秒レーザーの多微粒子レンズ集光場を用いた細胞への物質送達 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三橋龍樹
  • 学会等名: 第12回レーザー学会東京支部研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-06
• [学会発表] 低強度多パルスフェムト秒レーザーの多微粒子レンズ集光場を用いた細胞への物質送達 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三橋龍樹、寺川光洋
  • 学会等名: 第12回レーザー学会東京支部研究会
  • 発表場所: 東海大学高輪キャンパス(東京都)
  • 年月日: 2012-03-06
• [学会発表] Biodegradable microsphere mediated cell perforation using femtosecond laser pulse (2012)
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2012
  • 発表場所: サンフランシスコ(米国)
  • 年月日: 2012-01-22
• [学会発表] Biodegradable microsphere mediated cell perforation using femtosecond laser pulse (2012)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Terakawa, Tatsuki Mitsuhashi
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2012 (LASE)
  • 発表場所: The Moscone Center, San Francisco, USA
  • 年月日: 2012-01-22
• [学会発表] Polystyrene microsphere mediated cell perforation using a single femtosecond laser pulse (2011)
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋
  • 学会等名: 11th International Conference on Laser Ablation
  • 発表場所: プラヤデルカルメン(メキシコ)
  • 年月日: 2011-11-18
• [学会発表] Polystyrene microsphere mediated cell perforation using a single femtosecond laser pulse (2011)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Terakawa, Yuto Tanaka
  • 学会等名: 11th International Conference on Laser Ablation
  • 発表場所: Playa del Carmen, Mexico
  • 年月日: 2011-11-18
• [学会発表] フェムト秒レーザの多微粒子レンズ集光場による細胞膜の単一パルスプロセッシング (2011)
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] フェムト秒レーザの多微粒子レンズ集光場による細胞膜の単一パルスプロセッシング (2011)
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学(山形県)
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] Biodegradable microsphere mediated membrane permeabilization and transfection using femtosecond laser
  • 著者名/発表者名: M. Terakawa
  • 学会等名: Conference on Laser Surgery and Medicine 2012
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Dielectric microsphere mediated cell perforation using a single shot femtosecond laser pulse
  • 著者名/発表者名: M. Terakawa
  • 学会等名: The 8th Asia Pacific Laser Symposium
  • 発表場所: 黄山（中国）
• [学会発表] Enhanced cell membrane permeability by using multi-microsphere lens focusing of burst mode of low-intensity 80 MHz femtosecond lasers
  • 著者名/発表者名: T. Mitsuhashi
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山
• [学会発表] Biodegradable microsphere mediated perforation of cells using femtosecond laser for theranostics
  • 著者名/発表者名: M. Terakawa
  • 学会等名: SPIE Photonics West
  • 発表場所: サンフランシスコ（米国）
  • 招待講演
• [学会発表] 多微粒子レンズ集光場によるフェムト秒レーザ細胞プロセシング
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋
  • 学会等名: 電気学会 光・量子デバイス研究会
  • 発表場所: 松江
• [備考] "Femtosecond laser pulses for smart drug delivery,"Mitsuhiro Terakawa, 2014年3月21日, SPIE Newsroom. DOI : 10.1117/ 2.1201403.005377
• [産業財産権] レーザーを用いた薬剤放出方法 (2013)
  • 発明者名: 寺川光洋
  • 権利者名: 慶應義塾大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-046732
  • 出願年月日: 2013-03-08
  • 外国