レーザーキャビテーションバブルによる結晶多形制御

• 研究課題/領域番号: 26286042
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 結晶工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 森 勇介 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90252618)
• 研究分担者: 吉川 洋史 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (50551173)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円); 2016年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2015年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2014年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
• キーワード: 結晶多形 / レーザー誘起核発生 / キャビテーションバブル / 有機低分子 / タンパク質結晶

研究成果の概要

申請者らが発見した「レーザーキャビテーションバブルによる結晶多形制御」の原理を解明した。この原理に基づき、新たに超音波印加法を開発した。また、実験過程でポリマーの表面が多形制御に有効であることを発見した。ポリマー添加超音波法をアセトアミノフェン溶液に適用することで、Ⅱ形結晶よりもさらに不安定な三水和物の結晶化に成功。三水和物結晶を含む溶液にⅡ形結晶を添加し、溶媒媒介相転移させることで、リットルオーダーの環境下で高品質なⅡ形結晶が多量に得られた。本技術による多形制御はアセトアミノフェン、インドメタシンに加えてアスピリンでも実現しており、技術の汎用性は高い。

研究成果

• [雑誌論文] Crystallization of acetaminophen form II by plastic-ball-assisted ultrasonic irradiation (2017)
  • 著者名/発表者名: Yo. Mori, M. Maruyama, Y. Takahashi, H. Y. Yoshikawa, S. Okada, H. Adachi, S. Sugiyama, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue, M. Yoshimura, and Yu. Mori
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: Vol.10, No.2 号: 2 ページ: 025501-025501
  • DOI: 10.7567/apex.10.025501
  • NAID: 210000135769
  • 査読あり
• [雑誌論文] A crystallization technique for obtaining large protein crystals with increased mechanical stability using agarose gel combined with a stirring technique (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Maruyama, Y. Hayashi, H. Y. Yoshikawa, S. Okada, H. Koizumi, M. Tachibana, S. Sugiyama, H. Adachi, H. Matsumura, T. Inoue, K. Takano, S. Murakami, M. Yoshimura and Y. Mori
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: Vol.452 ページ: 172-178
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Promotion of protein crystal growth by actively switching crystal growth mode via femtosecond laser ablation (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Tominaga, M. Maruyama, M. Yoshimura, H. Koizumi, M. Tachibana, S. Sugiyama, H. Adachi, K. Tsukamoto, H. Matsumura, K. Takano, S. Murakami, T. Inoue, H. Y. Yoshikawa, Y. Mori
  • 雑誌名: Nature Photonics 巻: 10 号: 11 ページ: 723-726
  • DOI: 10.1038/nphoton.2016.202
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Matastable crystal growth of acetaminophen using solution-mediated phase transformation (2016)
  • 著者名/発表者名: Yo. Mori, M. Maruyama, Y. Takahashi, H. Y. Yoshikawa, S. Okada, H. Adachi, S. Sugiyama, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue, M. Yoshimura, and Yu. Mori
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: Vol.10, No.1 号: 1 ページ: 015501-015501
  • DOI: 10.7567/apex.10.015501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective crystallization of metastable phase of acetaminophen by ultrasonic irradiation (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Mori, M. Maruyama, Y. Takahashi, K. Ikeda, S. Fukukita, H. Y. Yoshikawa, S. Okada, H. Adachi, S. Sugiyama, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue, M. Yoshimura, and Y. Mori
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: Vol.8, No.6 号: 6 ページ: 065501-065501
  • DOI: 10.7567/apex.8.065501
  • NAID: 210000137563
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Selective crystallization of the metastable phase of indomethacin at the interface of liquid/air bubble induced by femtosecond laser irradiation (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ikeda, M. Maruyama, Y. Takahashi, Y. Mori, H. Y. Yoshikawa, S. Okada, H. Adachi, S. Sugiyama, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue, M. Yoshimura, and Y. Mori
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: Vol.8, No.4 号: 4 ページ: 045501-045501
  • DOI: 10.7567/apex.8.045501
  • NAID: 210000137476
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spiral Growth Can Enhance Both the Normal Growth Rate and Quality of Tetragonal Lysozyme Crystals Grown under a Forced Solution Flow (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Hayashi, M. Maruyama, M. Yoshimura, S. Okada, H. Y. Yoshikawa, S. Sugiyama, H. Adachi, H. Matsumura, T. Inoue, K. Takano, S. Murakami, and Y. Mori
  • 雑誌名: CRYSTAL GROWTH & DESIGN 巻: 未定 号: 5 ページ: 2137-2143
  • DOI: 10.1021/cg501722d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laser ablation for protein crystal nucleation and seeding (2014)
  • 著者名/発表者名: H.Y.Yoshikawa, R.Murai, H.Adachi, S.Sugiyama, M.Maruyama, Y.Takahashi, K.Takano, H.Matsumura, T.Inoue, S.Murakami, H.Masuhara, and Y.Mori
  • 雑誌名: Chemical Society Reviews 巻: Vol.43, No.7 号: 7 ページ: 2147-2158
  • DOI: 10.1039/c3cs60226e
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new practical technique for high quality protein crystallization with the solution stirring technique at the interface between high-concentrated hydrogel and solution (2014)
  • 著者名/発表者名: Y.Aoki, M.Maruyama, Y.Takahashi, M.Yoshimura, H.Y.Yoshikawa, S.Sugiyama, H.Adachi, K.Takano, S.Murakami, H.Matsumura, T.Inoue, and Y.Mori
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: (印刷中) 号: 6 ページ: 065502-065502
  • DOI: 10.7567/jjap.53.065502
  • NAID: 210000144031
  • 査読あり
• [学会発表] 溶液媒介相転移による医薬化合物アセトアミノフェンの準安定形成長（Ⅱ） (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤本吏輝, 森陽一朗, 高橋義典, 丸山美帆子, 吉川洋史, 岡田詩乃, 安達宏昭, 杉山成, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 塚本勝男, 吉村政志, 森勇介
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 神奈川
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] フェムト秒レーザーアブレーションによる有機結晶成長の時空間制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木大希, 中林誠一郎, 吉川洋史
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 神奈川
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Metastable crystal growth of acetaminophen using solvent-mediated phase transformation (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Fujimoto, Yo. Mori, Y. Takahashi, M. Maruyama, H. Yoshikawa, S. Okada, H. Adachi, S. Sugiyama, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue, K. Tsukamoto, M. Yoshimura, Yu. Mori
  • 学会等名: The 5th China-Japan Symposium on Crystal Growth and Crystal Technology
  • 発表場所: Fuzhou, China
  • 年月日: 2016-11-21
  • 国際学会
• [学会発表] Metastable crystal growth of acetaminophen in low supersaturated solution (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Nii, M. Maruyama, Y. Takahashi, H. Yoshikawa, S. Okada, H. Adachi, S. Sugiyama, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue, K. Tsukamoto, M. Yoshimura, and Y. Mori
  • 学会等名: The 5th China-Japan Symposium on Crystal Growth and Crystal Technology
  • 発表場所: Fuzhou, China
  • 年月日: 2016-11-21
  • 国際学会
• [学会発表] 超音波結晶化法におけるアセトアミノフェンⅡ形結晶の経時安定性向上 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤原慎, 森陽一朗, 高橋義典, 丸山美帆子, 吉川洋史, 岡田詩乃, 安達宏昭, 杉山成, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 吉村政志, 森勇介
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷲メッセ, 新潟
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 溶媒媒介相転移による医薬化合物アセトアミノフェンの準安定形成長 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤本吏輝, 森陽一朗, 高橋義典, 丸山美帆子, 吉川洋史, 岡田詩乃, 安達宏昭, 杉山成, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 吉村政志, 森勇介
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷲メッセ, 新潟
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 徐冷法を用いた医薬化合物アセトアミノフェンの準安定形成長 (2016)
  • 著者名/発表者名: 仁井滉允, 森陽一郎, 高橋義典, 丸山美帆子, 吉川洋史, 岡田詩乃, 安達宏昭, 杉山成, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 塚本勝男, 吉村政志, 森勇介
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷲メッセ, 新潟
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] Growth of acetaminophen form Ⅱ by using solven-mediated phase transformation (2016)
  • 著者名/発表者名: Yo. Mori, M. Maruyama, Y. Takahashi, H. Yoshikawa, S. Okada, H. Adachi, S. Sugiyama, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue, K. Tsukamoto, M. Yoshimura, Yu. Mori
  • 学会等名: The 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-18)
  • 発表場所: Nagoya Congress Center, Nagoya
  • 年月日: 2016-08-11
  • 国際学会
• [学会発表] Promotion of Protein Crystal Growth by Spatiotemporally Switching Crystal Growth Mode via Femtosecond Laser Ablation (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Y. Yoshikawa, Y. Tominaga, M. Maruyama, M. Yoshimura, S. Sugiyama, H. Adachi, K. Tsukamoto, H. Matsumura, K. Takano, S. Murakami, T. Inoue, Y. Mori
  • 学会等名: The 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-18)
  • 発表場所: Nagoya Congress Center, Nagoya
  • 年月日: 2016-08-09
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a New Microscopy System Toward In-Situ Observation of Laser-Induced Crystal Growth Dynamics (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Suzuki, S. Nakabayashi, H. Y. Yoshikawa
  • 学会等名: The 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-18)
  • 発表場所: Nagoya Congress Center, Nagoya
  • 年月日: 2016-08-09
  • 国際学会
• [学会発表] Temporal stability Improvement of the metastable phase of acetaminophen using low supersaturated solution growth (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Nii, M. Maruyama, Y. Takahashi, H. Yoshikawa, S. Okada, H. Adachi, S. Sugiyama, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue, K. Tsukamoto, M. Yoshimura, Y. Mori
  • 学会等名: The 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-18)
  • 発表場所: Nagoya Congress Center, Nagoya
  • 年月日: 2016-08-09
  • 国際学会
• [学会発表] 溶媒媒介相転移を用いたアセトアミノフェンⅡ形の結晶化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森陽一朗, 高橋義典, 丸山美帆子, 岡田詩乃, 安達宏昭, 吉村政志, 森勇介
  • 学会等名: 日本薬剤学会第31年会
  • 発表場所: 長良川国際会議場, 岐阜
  • 年月日: 2016-05-19
• [学会発表] 低過飽和育成によるアセトアミノフェンⅡ形結晶の経時安定性向上 (2016)
  • 著者名/発表者名: 仁井滉允, 森陽一郎, 高橋義典, 丸山美帆子, 岡田詩乃, 安達宏昭, 吉村政志, 森勇介
  • 学会等名: 日本薬剤学会第31年会
  • 発表場所: 長良川国際会議場, 岐阜
  • 年月日: 2016-05-19
• [学会発表] 超音波結晶化法におけるアセトアミノフェンⅡ形結晶の経時安定性向上 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤原慎, 森陽一朗, 高橋義典, 丸山美帆子, 岡田詩乃, 安達宏昭, 吉村政志, 森勇介
  • 学会等名: 日本薬剤学会第31年会
  • 発表場所: 長良川国際会議場, 岐阜
  • 年月日: 2016-05-19
• [学会発表] Highly concentrated millimeter sized domain of lysozyme clusters by laser trapping (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimpei Nishimura, Hiroshi Y. Yoshikawa, Seiichiro Nakabayashi, Ken-ichi Yuyama, Teruki Sugiyama, Hiroshi Masuhara
  • 学会等名: PACIFCHEM（環太平洋国際化学会議）2015
  • 発表場所: the Hawaii Convention Center(Honolulu, Hawaii, USA)
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] 超音波印加で得たアセトアミノフェンⅡ形の安定性に及ぼす過飽和度の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福喜多俊, 丸山美帆子, 森陽一朗, 高橋義典, 吉川洋史, 岡田詩乃, 安達宏昭, 杉山成, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 吉村政志, 森勇介
  • 学会等名: 第45回結晶成長国内会議(NCCG-45)
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-10-19
• [学会発表] Agナノ粒子の光学捕捉により誘起されるNaClO3キラル結晶化過程その場観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 新家寛正, 杉山輝樹, 丸山美帆子, 田川美穂, 村山健太, 原田俊太, 宇治原徹, 森勇介
  • 学会等名: 第45回結晶成長国内会議(NCCG-45)
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-10-19
• [学会発表] 医薬化合物アセトアミノフェンの結晶多形制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森陽一朗, 丸山美帆子, 髙橋義典, 吉川洋史, 岡田詩乃, 安達宏昭, 杉山成, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 吉村政志, 森勇介
  • 学会等名: 第39回結晶成長討論会
  • 発表場所: 同志社びわこリトリートセンター（滋賀県・大津市）
  • 年月日: 2015-09-24
• [学会発表] Agナノ粒子を含んだNaClO3溶液からの円偏光レーザー誘起キラル結晶化におけるエナンチオ選択的増幅 (2015)
  • 著者名/発表者名: 新家寛正, 杉山輝樹, 田川美穂, 村山健太, 原田俊太, 丸山美帆子, 森勇介, 宇治原徹
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Fluorescence microscopic study of laser trapping cluster assembling of hen egg white lysozyme (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Nishimura, H. Y. Yoshikawa, Seiichiro Nakabayashi, Ken-ichi Yuyama, Teruki Sugiyama, Hiroshi Masuhara
  • 学会等名: 2015年光化学討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学杉本キャンパス（大阪府・大阪市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] SELECTIVE CRYSTALLIZATION OF ACETAMINOPHEN POLYMORPH WITH HIGH SOLUBILITY (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Mori, M. Maruyama, Y. Takahashi, H. Yoshikawa, S. Okada, H. Adachi, S. Sugiyama, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue, M. Yoshimura, and Y. Mori
  • 学会等名: 20th American Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ACCGE-20)
  • 発表場所: Big Sky Resort（Big Sky, Montana, USA)
  • 年月日: 2015-08-03
  • 国際学会
• [学会発表] 超音波印加によるアセトアミノフェン準安定形晶出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福喜多俊, 丸山美帆子, 高橋義典, 森陽一朗, 池田憲治, 吉川洋史, 岡田詩乃, 安達宏昭, 杉山成, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 吉村政志, 森勇介
  • 学会等名: 日本薬学会第135年会
  • 発表場所: 神戸学院大学, 兵庫
  • 年月日: 2015-03-28
• [学会発表] 高溶解性アセトアミノフェン結晶多形の選択晶出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森陽一朗, 高橋義典, 丸山美帆子, 池田憲治, 福喜多俊, 吉川洋史, 岡田詩乃, 安達宏昭, 杉山成, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 吉村政志, 森勇介
  • 学会等名: 日本薬学会第135年会
  • 発表場所: 神戸学院大学, 兵庫
  • 年月日: 2015-03-28
• [学会発表] X線トポグラフィによるゲル中タンパク質結晶の結晶欠陥評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 林佑紀, 丸山美帆子, 高橋義典, 吉川洋史, 吉村政志, 橘勝, 小泉晴比古, 杉山成, 安達宏昭, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 森勇介
  • 学会等名: 第44回結晶成長国内会議(NCCG-44)
  • 発表場所: 学習院創立百周年記念会館, 東京
  • 年月日: 2014-11-06
• [学会発表] レーザーを用いたタンパク質結晶のスパイラル成長誘起 (2014)
  • 著者名/発表者名: 冨永勇佑, 林佑紀, 中山智詞, 丸山美帆子, 高橋義典, 吉川洋史, 吉村政志, 杉山成, 安達宏昭, 松村浩由, 高野和文, 村上聡, 井上豪, 森勇介
  • 学会等名: 第44回結晶成長国内会議(NCCG-44)
  • 発表場所: 学習院創立百周年記念会館, 東京
  • 年月日: 2014-11-06
• [学会発表] ゲルを用いて育成したタンパク質結晶の成長・溶解ステップダイナミクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 丸山美帆子, 林佑紀, 吉村政志, 杉山成, 吉川洋史, 安達宏昭, 松村浩由, 井上豪, 高野和文, 村上聡, 森勇介
  • 学会等名: 第44回結晶成長国内会議(NCCG-44)
  • 発表場所: 学習院創立百周年記念会館, 東京
  • 年月日: 2014-11-06
• [学会発表] フェムト秒レーザーアブレーションを用いたタンパク質結晶の成長制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 冨永勇佑，林佑紀，中山智詞, 丸山美帆子，高橋義典，吉川洋史，吉村政志，杉山成, 松村浩由，安達宏昭，高野和文，村上聡, 井上豪，森勇介
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学, 北海道
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] 超音波による医薬化合物アセトアミノフェンの結晶多形制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森陽一朗, 池田憲治, 山田利彦, 高橋義典, 丸山美帆子, 吉川洋史, 岡田詩乃, 安達宏昭, 杉山成, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 吉村政志, 森勇介
  • 学会等名: 日本薬剤学会第29年会
  • 発表場所: 大宮ソニックシティビル, 埼玉
  • 年月日: 2014-05-20
• [学会発表] 医薬化合物アセトアミノフェンの多形晶出に及ぼす溶媒種の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 池田憲治, 山田利彦, 森陽一朗, 高橋義典, 丸山美帆子, 吉川洋史, 岡田詩乃, 安達宏昭, 杉山成, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 吉村政志, 森勇介
  • 学会等名: 日本薬剤学会第29年会
  • 発表場所: 大宮ソニックシティビル, 埼玉
  • 年月日: 2014-05-20
• [図書] 「化学」Vol.72 No.5, pp.21-25, "結晶を壊して大きくする！？－セレンディピティと異分野連携が生んだタンパク質結晶育成法" (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉川洋史, 丸山美帆子
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 化学同人
• [図書] O plus E, Vol. 37, No.2 (2015) 100-102 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉川洋史
  • 総ページ数: 3
  • 出版者: アドコム・メディア株式会社