低インフラ地域でも利用可能な感染症バイオマーカーの早期検出法の開発

• 研究課題/領域番号: 25702029
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 生体医工学・生体材料学
• 研究機関: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 荏原 充宏 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA准主任研究者 (10452393)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 24,050千円 (直接経費: 18,500千円、間接経費: 5,550千円); 2015年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2014年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2013年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
• キーワード: スマートポリマー / バイオマーカー / 早期診断 / 温度応答性 / 感染症

研究成果の概要

本研究では、安定した電気供給や清潔な飲料水などの入手が困難な低インフラ地域（途上国や被災地）などでも利用可能なエネルギー源（例えば摩擦熱や太陽光など）によって駆動する環境応答性ポリマーを用いた早期診断システムの開発を行うことを目的とした。その結果、クリック反応可能な温度応答性ポリマーを用いることで、汚染水や夾雑物存在下でも感染症バイオマーカーを熱濃縮可能であることを明らかとした。

研究成果

• [国際共同研究] University of Washington(米国)
• [国際共同研究] Chonnam National University(韓国)
• [国際共同研究] University of Washington(米国)
• [国際共同研究] CHonnam National University(韓国)
• [雑誌論文] Fluidity of biodegradable substrate regulates carcinoma cell (2016)
  • 著者名/発表者名: Sharmy S. Mano, Koichiro Uto, Takao Aoyagia and Mitsuhiro Ebara
  • 雑誌名: AIMS Materials Science 巻: 3 号: 1 ページ: 66-81
  • DOI: 10.3934/matersci.2016.1.66
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Biomimetic Approach to Hormone Resistant Prostate Cancer Cell Isolation Using Inactivated Sendai Virus (HVJ-E) (2016)
  • 著者名/発表者名: Takaharu Okada, Koichiro Uto, Takao Aoyagi, Mitsuhiro Ebara
  • 雑誌名: Biomaterials Science 巻: 4 号: 1 ページ: 96-103
  • DOI: 10.1039/c5bm00375j
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Inactivated Sendai Virus (HVJ-E) Immobilized Electrospun Nanofiber for Cancer Therapy (2016)
  • 著者名/発表者名: Takaharu Okada, Eri Niiyama, Koichiro Uto, Takao Aoyagi, Mitsuhiro Ebara
  • 雑誌名: Materials 巻: 9 号: 1 ページ: 12-12
  • DOI: 10.3390/ma9010012
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] pH and Glucose Responsive Nanofibers for the Reversible Capture and Release of Lectins (2015)
  • 著者名/発表者名: Yinan Wang, Yohei Kotsuchibashi, Koichiro Uto, Mitsuhiro Ebara, Takao Aoyagi, Yang Liu and Ravin Narain
  • 雑誌名: Biomaterials Science 巻: 3 号: 1 ページ: 152-162
  • DOI: 10.1039/c4bm00269e
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Temperature-responsive mixed core nanoparticle properties determined by the composition of statistical and block copolymers in the core (2015)
  • 著者名/発表者名: Yohei Kotsuchibashi, Mitsuhiro Ebara, Allan S. Hoffman, Ravin Narain, Takao Aoyagi
  • 雑誌名: Polymer Chemistry 巻: 6 号: 10 ページ: 1693-1697
  • DOI: 10.1039/c4py01794c
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spatio-Temporal Control of Boroxole-Sugar based Gels Structure via Photoinduced Proton Transfer (2015)
  • 著者名/発表者名: Yohei Kotsuchibashi, Mitsuhiro Ebara, Takeshi Sato, Yinan Wang, Rajender Rajender, Dennis G. Hall, Ravin Narain, and Takao Aoyagi
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 巻: 119 号: 6 ページ: 2323-2329
  • DOI: 10.1021/jp506478p
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simultaneous Drug and Gene Delivery from The Biodegradable Poly(ε-caprolactone) Nanofibers for The Treatment of Liver Cancer (2015)
  • 著者名/発表者名: Hui-Lian Che, Hwa Jeong Lee, Koichiro Uto, Mitsuhiro Ebara, Won Jong Kim, Takao Aoyagi, In-Kyu Park
  • 雑誌名: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 巻: 15 号: 10 ページ: 7971-7975
  • DOI: 10.1166/jnn.2015.11233
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Biodegradable Nanofiber for Delivery of Immunomodulating Agent in the Treatment of Basal Cell Carcinoma (2015)
  • 著者名/発表者名: Richard Garrett, Eri Niiyama, Yohei Kotsuchibashi, Koichiro Uto, Mitsuhiro Ebara
  • 雑誌名: Fibers 巻: 3 号: 4 ページ: 478-490
  • DOI: 10.3390/fib3040478
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Design of Smart Nanogels that Respond to Physiologically Relevant pH Values and Temperatures (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomoyuki Omura, Mitsuhiro Ebara, James J. Lai, Xiangchun Yin, Allan S. Hoffman, and Patrick S. Stayton
  • 雑誌名: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 巻: 14 号: 3 ページ: 2557-2562
  • DOI: 10.1166/jnn.2014.8551
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The taming of the cell : shape-memory nanopatterns direct cell orientation (2014)
  • 著者名/発表者名: M . Ebara, K. Uto, N. Idota, T. Aoyagi
  • 雑誌名: International Journal of Nanomedicine 巻: 9 ページ: 117-126
  • DOI: 10.2147/ijn.s50677
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Temperature-responsive poly(e-caprolactone) cell culture platform with reversibly tunable nano-roughness and elasticity for control of myoblast morphology (2014)
  • 著者名/発表者名: K . Uto, M . Ebara, T. Aoyagi
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Science 巻: 15 号: 1 ページ: 1511-1524
  • DOI: 10.3390/ijms15011511
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Near-infrared Light-induced Remote Activation of Surface Shape-memory to Direct Cell Orientations (2014)
  • 著者名/発表者名: Qinghui Shou, Koichiro Uto, Wei-Chih Lin, Takao Aoyagi, Mitsuhiro Ebara
  • 雑誌名: Macromolecular Chemistry and Physics 巻: 215 号: 24 ページ: 2473-2481
  • DOI: 10.1002/macp.201400353
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simple Coating with pH-Responsive Polymer-Functionalized Silica Nanoparticles of Mixed Sizes for Controlled Surface Properties (2013)
  • 著者名/発表者名: Yohei Kotsuchibashi, Yinan Wang, Young-Jin Kim, Mitsuhiro Ebara, Takao Aoyagi, Ravin Narain
  • 雑誌名: ACS Applied Materials & Interfaces 巻: 5 号: 20 ページ: 10004-10010
  • DOI: 10.1021/am403007f
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Smart Hyperthermia Nanofiber with Switchable Drug Release for Inducing Cancer Apoptosis (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.-J. Kim, M . Ebara, T. Aoyagi
  • 雑誌名: Advanced Functional Materials 巻: 23 号: 46 ページ: 5753-5761
  • DOI: 10.1002/adfm.201300746
  • 査読あり
• [雑誌論文] A photo-induced nanoparticle separation in microchannels via pH-sensitive surface traps (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Ebara, J. M. Hoffman, A. S. Hoffman, P. S. Stayton, J. J. Lai
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 29 号: 18 ページ: 5388-5393
  • DOI: 10.1021/la400347r
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rewritable and shape-memory soft matter with dynamically tunable microchannel geometry in a biological temperature range (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Ebara, K. Uto, N. Idota, J. M. Hoffman, T. Aoyagi
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 9 号: 26 ページ: 3074-3080
  • DOI: 10.1039/c3cp50165e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nano-decoration of Hemagglutinating Virus of Japan Envelope (HVJ-E) Using Layer-by-Layer Assembly Technique (2013)
  • 著者名/発表者名: Takaharu Okada, Koichiro Uto, Masao Sasai, Chun Man Lee, Mitsuhiro Ebara, Takao Aoyagi
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 29 号: 24 ページ: 7384-7392
  • DOI: 10.1021/la304572s
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of FITC-doped silica nanoparticles and study of their cellular uptake in the presence of lectins (2013)
  • 著者名/発表者名: Yohei Kotsuchibashia, Yiyao Zhang, Marya Ahmed, Mitsuhiro Ebara, Takao Aoyagi, Ravin Narain
  • 雑誌名: Journal of Biomedical Materials Research: Part A 巻: 101A 号: 7 ページ: 2090-2096
  • DOI: 10.1002/jbm.a.34498
  • 査読あり
• [学会発表] Apoptotic Cell Membrane-inspired Nanomaterials for Immunomodulation (2016)
  • 著者名/発表者名: 中川泰宏, 齋藤充弘, 青柳隆夫, 荏原充宏
  • 学会等名: MANA International Symposium 2016
  • 発表場所: エポカルつくば,つくば市
  • 年月日: 2016-03-09
  • 国際学会
• [学会発表] がんの温熱化学療法を実現可能なナノファイバーメッシュの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 新山瑛理, 小土橋陽平, 宇都甲一郎, 李千萬, 青柳隆夫, 荏原充宏
  • 学会等名: つくば医工連携フォーラム2016
  • 発表場所: 茨城県,つくば市
  • 年月日: 2016-01-22
• [学会発表] 炎症治療へむけたアポトーシス細胞模倣インテリジェント高分子の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中川泰宏, 齋藤充弘, 青柳隆夫, 荏原充宏
  • 学会等名: 第25回インテリジェント材料・システムシンポジウム
  • 発表場所: 東京女子医科大学
  • 年月日: 2016-01-08
• [学会発表] 抗炎症治療を目的としたホスファチジルセリン誘導体含有高分子の合成と評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中川泰宏, 齋藤充弘, 青柳隆夫, 荏原充宏
  • 学会等名: 64回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター,札幌
  • 年月日: 2015-05-27
• [学会発表] 感染症バイオマーカーの濃縮・精製のためのクリック反応可能なスマートポリマーの設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉武春佳, 宇都甲一郎, 荏原充宏, 青柳隆夫
  • 学会等名: 第62回高分子年次大会
  • 発表場所: 京都国際会館
• [学会発表] Smart ‘on-off’ switchable surfaces with carbohydrate residues for selective adhesion and collection of cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro EBARA
  • 学会等名: 246th ACS National Meeting & Exposition
  • 発表場所: Convention Center, Indianapolis
  • 招待講演
• [学会発表] Self-healable and injectable PEG hydrogels via selective metal-ligand interaction (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Sato, Mitsuhiro Ebara, Shinji Tanaka, Taka-aki Asoh, Akihiko Kikuchi, Takao Aoyagi
  • 学会等名: 2013 BMES Annual Meeting
  • 発表場所: Washington State Convention Center, Seattle
• [学会発表] Design of an inactivated Sendai virus immobilized film for the construction of a bioactive surface (2013)
  • 著者名/発表者名: Takaharu Okada, Koichiro Uto, Mitsuhiro Ebara, Takao Aoyagi
  • 学会等名: IFCPAM 2013
  • 発表場所: University of Auckland
• [図書] Polymer Journal (2016)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Ariga, Kosuke Minami, Mitsuhiro Ebara, and Jun Nakanishi
  • 総ページ数: 19
  • 出版者: What Are Emerging Concepts and Challenges in NANO?: Nanoarchitectonics, Hand-Operating Nanotechnology, and Mechanobiology
• [図書] バイオマテリアル-生体材料- (2015)
  • 著者名/発表者名: 新山瑛理，中川泰宏，荏原充宏
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: バイオマテリアル学会
• [図書] Science and Technology of Advanced Materials (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Ebara
  • 総ページ数: 13
  • 出版者: Shape-Memory Surfaces for Cell Mechanobiology
• [図書] スマートポリマーの医療応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荏原充宏
  • 総ページ数: 16
  • 出版者: 成型加工
• [図書] 指で温めて病原体を検出するスマート診断システム (2014)
  • 著者名/発表者名: 荏原充宏
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 機能材料
• [図書] Chapter 14 Cell-Based Bioconjugates (2014)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Ebara
  • 総ページ数: 12
  • 出版者: Wiley
• [図書] スマートゲルのバイオサイエンスへの応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荏原充宏, 青柳隆夫
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [図書] Bioinspired Nanoarchitectonics as Emerging Drug Delivery Systems (2014)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiko Ariga, Kohsaku Kawakami, Mitsuhiro Ebara, Yohei Kotsuchibashi, Qingmin Ji, Jonathan P Hill
  • 総ページ数: 15
  • 出版者: New Journal of Chemistry
• [図書] Chapter 12 Silica Nanoparticle Bioconjugates, Chemistry of Bioconjugates: Synthesis, Characterization, and Biomedical Applications (2014)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Ebara
  • 総ページ数: 13
  • 出版者: Wiley
• [図書] Chapter 12 Silica Nanoparticle Bioconjugates, Chemistry of Bioconjugates: Synthesis, Characterization, and Biomedical Applications (2014)
  • 著者名/発表者名: Yohei Kotsuchibashi, Mitsuhiro Ebara, Ravin Narain
  • 総ページ数: 17
  • 出版者: Wiley
• [図書] ナノファイバメッシュ (2014)
  • 著者名/発表者名: 荏原充宏
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 応用物理
• [図書] 生分解性プラスチックを活用した形状記憶高分子の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荏原充宏
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 月刊Polyfile
• [備考] 荏原研究室HP
  • URL: http://www.nims.go.jp/bmc/group/smartbiomaterials/
• [産業財産権] エチレン－ビニルアルコール共重合体またはポリビニルアルコール機能化方法並びにエチレン－ビニルアルコール共重合体またはポリビニルアルコール機能化剤 (2015)
  • 発明者名: 小土橋陽平, 荏原充宏
  • 権利者名: 小土橋陽平, 荏原充宏
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-198316
  • 出願年月日: 2015-10-06
• [産業財産権] 産生信号誘発ポリマーの合成方法、産生信号誘発モノマー前駆体及び産生信号誘発ポリマー前駆体 (2014)
  • 発明者名: 荏原充宏、青柳隆夫
  • 権利者名: 荏原充宏、青柳隆夫
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-227661
  • 出願年月日: 2014-11-06
• [産業財産権] 細胞間情報伝達分子産生信号誘発機能高分子及びその合成方法 (2013)
  • 発明者名: 荏原充宏, 青柳隆夫
  • 権利者名: 荏原充宏, 青柳隆夫
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-236845
  • 出願年月日: 2013-11-15
• [産業財産権] 血液浄化用膜、血液浄化用膜の製造方法及び透析装置 (2013)
  • 発明者名: 荏原充宏, 滑川亘希, 青柳隆夫
  • 権利者名: 荏原充宏, 滑川亘希, 青柳隆夫
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-174636
  • 出願年月日: 2013-08-26