生体内分解可能なナノカーボンを用いた標的癌治療薬剤の創製

• 研究課題/領域番号: 25390024
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 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, ナノチューブ実用化研究センター, 主任研究員 (60518330)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: カーボンナノチューブ / カーボンナノホーン / 生分解 / 生体内分解 / ＤＤＳ / カーボンナノ材料 / 生分解性 / DDS / ナノホーン / ナノカーボン / ナノチューブ / 酵素

研究成果の概要

カーボンやナノホーン(CNH)などのナノカーボンを使用した医療応用研究が盛んになっている。しかし、ナノカーボンは毒性が低いものの、肝臓や脾臓などの組織に集積され易いことが分かっている。実用化するには、ナノカーボンは組織内で分解、体外へ排出されなければならない。本研究では、CNHの生分解可能性を明らかにするため、CNHの近赤外光吸収特性を利用し、細胞内および生体組織内のCNHの量を測定する方法を開発した。この方法を用い、異なったサイズおよび表面修飾したCNHの生分解率を測定し、生分解可能なCNHの複合体を作製した。そして、細胞及び動物実験により作製したCNH複合体の分解性を確かめた。

研究成果

• [雑誌論文] "Near-Infrared Photoluminescent Carbon Nanotubes for Imaging of Brown Fat (2017)
  • 著者名/発表者名: Masako Yudasaka, Yohei Yomogida, Minfang Zhang, Takeshi Tanaka, Masako Nakahara, Norihiko Kobayashi, Yuko Okamatsu-Ogura, Ken Machida, Kazuhiko Ishihara, Kumiko Saeki, Hiromichi Kataura
  • 雑誌名: Scientfic Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 44760-44760
  • DOI: 10.1038/srep44760
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Radiolabeling, whole-body single photon emission computed tomography/computed tomography imaging, and pharmacokinetics of carbon nanohorns in mice (2016)
  • 著者名/発表者名: Minfang Zhang, Dhifaf A Jasim, Cecilia Menard-Moyon, Antonio Nunes, Sumio Iijima,Alberto Bianco, Masako Yudasaka, Kostas Kostarelos
  • 雑誌名: International Journal of Nanomedicine 巻: 11 ページ: 3317-3330
  • DOI: 10.2147/ijn.s103162
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ultrafast electron transfer in all-carbon-based SWCNT-C-60 donor-acceptor nanoensembles connected by poly(phenylene-ethynylene) spacers (2016)
  • 著者名/発表者名: Myriam Barrejon, Habtom B. Gobeze, Maria J. Gomez-Escalonilla, Jose Luis G. Fierro, Minfang Zhang, Masako Yudasak, Sumio Iijima, Francis D’Souza and Fernando Langa
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 8 号: 31 ページ: 14716-14724
  • DOI: 10.1039/c6nr02829b
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Industrial-scale separation of high-purity single-chirality single-wall carbon nanotubes for biological imaging (2016)
  • 著者名/発表者名: Yohei Yomogida, Takeshi Tanaka, Minfang Zhang, Masako Yudasaka, Xiaojun Wei, and Hiromichi Kataura
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 号: 1 ページ: 12056-12056
  • DOI: 10.1038/ncomms12056
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Individualized p-Doped Carbon Nanohorns (2016)
  • 著者名/発表者名: Anastasios Stergiou, Zheng Liu, Bin Xu, Toshiro Kaneko, Christopher P. Ewels, Kazu Suenaga, Minfang Zhang, Masako Yudasaka, and Nikos Tagmatarchis
  • 雑誌名: Angew.Chem.Int. Ed. 巻: 55 号: 35 ページ: 10468-10472
  • DOI: 10.1002/ange.201605644
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Preparation of small-sized graphene oxide sheets and their biological applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Minfang Zhang, Toshiya Okazaki, Yoko Iizumi, Eijiro Miyako, Ryota Yuge,Shunji Bandow, Sumio Iijimad, Masako Yudasaka
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry B 巻: 4 号: 1 ページ: 121-127
  • DOI: 10.1039/c5tb01800e
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Physicochemically functionalized carbon nanohorns for multi-dimensional cancer elimination (2016)
  • 著者名/発表者名: Svetlana A. Chechetka, Minfang Zhang, Masako Yudasaka, Eijiro Miyako
  • 雑誌名: CARBON 巻: 97 ページ: 45-53
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2015.05.077
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Not nanocarbon but dispersant induced abnormality in lysosome in macrophages in vivo (2015)
  • 著者名/発表者名: Masako Yudasaka, Minfang Zhang, Sachiko Matsumura, Ryota Yuge, Toshinari Ichihashi, Hiroshi Irie, Kiyotaka Shiba and Sumio Iijima
  • 雑誌名: Nanotehcnology 巻: 26 号: 19 ページ: 195102-195112
  • DOI: 10.1088/0957-4484/26/19/195102
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Biodegradation of carbon nanohorns in macrophage cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Minfang Zhang, Mei Yang, Cyrill Bussy, Sumio Iijima, Kotas Kostarelos, Masako Yudasaka
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 7 号: 7 ページ: 2834-2840
  • DOI: 10.1039/c4nr06175f
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quantification of whole body and excreted carbon nanohorns intravenously injected into mice (2014)
  • 著者名/発表者名: Minfang Zhang, Yoshio Tahara , Mei Yang , Xin Zhou , Sumio Iijima , Masako Yudasaka
  • 雑誌名: Adv. Healthcare Mater. 2014, 3, 239–244 巻: 3 号: 2 ページ: 239-244
  • DOI: 10.1002/adhm.201300192
  • 査読あり
• [雑誌論文] Size-dependent biodistribution of carbon nanohorns in vivo (2013)
  • 著者名/発表者名: Minfang Zhang, Takeshi Yamaguchi, Sumio Iijima , Masako Yudasaka
  • 雑誌名: Nanomedicine, NBM 巻: 9 号: 5 ページ: 657-664
  • DOI: 10.1016/j.nano.2012.11.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-term biopersistence of tangled oxidized carbon nanotubes inside and outside macrophages in rat subcutaneous tissue (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Sato, A. Yokoyama, Y. Nodasaka, T. Kohgo, K. Motomiya, H. Matsumoto, E. Nakazawa, T. Numata, M. Zhang, M. Yudasaka, H. Hara, R. Araki, O. Tsukamoto, H. Saito, T. Kamino, F. Watari, K. Tohji
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 号: 1 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1038/srep02516
  • 査読あり
• [雑誌論文] ナノカーボンを用いたドラッグデリバリーシステムの検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 張民芳、湯田坂雅子
  • 雑誌名: 炭素 巻: 260 ページ: 306-312
  • NAID: 130003386037
  • 査読あり
• [学会発表] リン脂質PEGによるナノカーボン被覆が及ぼす細胞内取り込みへの影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中村 真紀、田原善夫、深田伸介、張 民芳、楊 梅、飯島 澄男、湯田坂 雅子
  • 学会等名: 第 6 回 ナノカーボンバイオシンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
• [学会発表] Quantitative Evaluation of Size Effect on Macrophage Uptake of Carbon Nanotubes by Optical Absorption Measurement Method (2016)
  • 著者名/発表者名: 張 民芳、鉄羅 奈央子、市樂 佳代、藤田 克英、飯島 澄男、湯田坂 雅子、岡崎 俊也
  • 学会等名: フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2016-02-22
• [学会発表] 多次元ガン治療のための機能性カーボンナノホーンの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 都 英次郎、Chechetka Svetlana、張 民芳、湯田坂 雅子
  • 学会等名: 第50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
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2016-02-20
• [学会発表] The Size of Carbon Nanotubes in Dispersion Determine Their Uptake by Macrophage (2016)
  • 著者名/発表者名: 張 民芳、鉄羅 奈央子、市樂 佳代、藤田 克英、飯島 澄男、湯田坂 雅子、岡崎 俊也
  • 学会等名: 第４回ナノバイオシンポジュウム
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2016-02-16
• [学会発表] Large Scale Separation of Single Chirality SWCNTs and Their Application to Near Infrared Vascular Imaging (2016)
  • 著者名/発表者名: 片浦 弘道、蓬田 陽平、張 民芳、湯田坂 雅子、魏 小均、田中 丈士
  • 学会等名: NPO2016
  • 発表場所: South Karelia, Finland
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Small-Sized Graphene Oxide Prepared from Carbon Nanohorns (2016)
  • 著者名/発表者名: 張民芳、湯田坂雅子、飯泉陽子、都英次郎、岡崎俊也
  • 学会等名: 第６回酸化グラフェンシンポジウム
  • 発表場所: 九州大学
• [学会発表] Biodegradation of Single-Wall Carbon Nanohorns (2015)
  • 著者名/発表者名: Minfang Zhang, Mei Yang, Cyrill Bussy, Kostas Kostarelos, Sumio Iijima, Masako Yudasaka
  • 学会等名: Ｐａｃｉｆｉｃｈｅｍ2015
  • 発表場所: Hawaii, Honolulu
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] High Efficiency Biological Imaging Using (9,4) SWCNTs (2015)
  • 著者名/発表者名: 片浦 弘道、蓬田 陽平、張 民芳、湯田坂 雅子、田中 丈士
  • 学会等名: The 6th A3 Symposium on Emerging Materials
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2015-11-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Carbon Nanohorns and Their Application in Nanomedicine (2015)
  • 著者名/発表者名: Minfang Zhang
  • 学会等名: ＥＭＮ Ｏｐｅｎ Ｗｅｅｋ 2015
  • 発表場所: Chengdu, China
  • 年月日: 2015-09-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Biodegradation of Carbon Nanohorns in Macrophage Cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Minfang Zhang, Mei Yang, Cyrill Bussy, Kostas Kostarelos, Sumio Iijima, Masako Yudasaka
  • 学会等名: Sixth Symposium on Carbon Nanomaterials Biology, Medicine & Toxicology
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2015-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] Small-Sized Nano-Graphene Oxide Prepared from Carbon Nanohorns for Biological Application (2015)
  • 著者名/発表者名: Minfang Zhang, Toshiya Okazaki, Yoho Iizumi, Keijiro Sakai, Eijiro Miyako, Sumio Iijima, Masako Yudasaka
  • 学会等名: 第2回ナノカーボンバイオシンポジウム
  • 発表場所: 東京大学 伊藤国際学術研究センター 伊藤謝恩ホール
  • 年月日: 2015-02-20
• [学会発表] Quantification of Whole Body and Excreted Carbon Nanohorns Intravenously Injected into Mice (2014)
  • 著者名/発表者名: Minfang Zhang, Yoshio Tahara, Mei Yang, Xin Zhou, Sumio Iijima, Masako Yudasaka
  • 学会等名: 第1回ナノカーボンバイオシンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学 IB電子情報館
  • 年月日: 2014-09-02
• [学会発表] Application of Carbon Nanohorns in Nanomedicine (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Zhang, M. Yang, Y. Tahara, S. Iijima, M. Yudaska
  • 学会等名: 2014 E-MRS Spring Meeting
  • 発表場所: Congress Center - Lille, France
  • 年月日: 2014-05-26 – 2014-05-30
  • 招待講演
• [学会発表] Dynamic whole-body imaging of radiolabelled carbon nanohorns in mice (2013)
  • 著者名/発表者名: 張民芳、Dhifaf Jasim、Antonio Nunes、Cecilia Menard-Moyon、Alberto Bianco、飯島澄男、湯田坂雅子、Kostas Kostarelos
  • 学会等名: 第45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
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス
• [学会発表] Lysosomal membrane permeabilization induced by carbon nanohorns caused reactive oxygen species generation and apoptosis in RAW264.7 cell (2013)
  • 著者名/発表者名: 楊梅、張民芳、田原善夫、飯島澄男、湯田坂雅子
  • 学会等名: 第45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
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス
• [図書] Carbon Nanoparticles and Nanostructures，Carbon Nanohorns and Their High Potential in Biological Applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Minfang Zhang, Masako Yudasaka
  • 総ページ数: 30
  • 出版者: Springer International Publishing Switzerland
• [産業財産権] 単層カーボンナノチューブを含む熱産生脂肪組織造影剤 (2015)
  • 発明者名: 湯田坂雅子、蓬田陽平、田中丈士、片浦弘道、張民芳
  • 権利者名: 湯田坂雅子、蓬田陽平、田中丈士、片浦弘道、張民芳
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-09-30
• [産業財産権] カーボンナノホーンによる酸化ナノグラフェンの作成方法 (2015)
  • 発明者名: 張民芳、飯泉陽子、湯田坂雅子、岡崎俊也
  • 権利者名: 張民芳、飯泉陽子、湯田坂雅子、岡崎俊也
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-030979
  • 出願年月日: 2015-01-27
• [産業財産権] ナノカーボン高分子複合体の製造方法及び該方法で製造されたナノカーボ ン高分子複合体 (2014)
  • 発明者名: 張民芳、楊梅、湯田坂雅子、都英次郎、国岡正雄
  • 権利者名: 張民芳、楊梅、湯田坂雅子、都英次郎、国岡正雄
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-01-10