超高速ミー散乱増強光の多光子過程による再生医療用薬剤放出技術の研究

• 研究課題/領域番号: 26702019
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 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(矢上), 准教授 (60580090)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円); 2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2016年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2015年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2014年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
• キーワード: フェムト秒レーザー / ドラッグデリバリー / 生分解性ポリマー / レーザー医工学 / レーザー医療

研究成果の概要

本研究では、再生医療用足場への応用に向け、超高速ミー散乱増強光を用いて近赤外光照射による薬剤放出制御技術を創出することを目的とした。ゲスト分子内包カプセルの作製、フェムト秒レーザー照射をトリガーとする内包分子放出の実験実証、生分解性ポリマーの分解速度変化および相互作用物理探索を目的とした分析、三次元足場を想定した蛍光分子内包カプセルを含有した三次元構造の作製、そして、三次元構造へのレーザー照射により蛍光分子放出が増大することを実証した。以上より、生体組織への透過性が高い近赤外光の多光子過程を利用した内包分子放出方法を実現した。

研究成果

• [雑誌論文] Femtosecond laser-triggered molecular release from biodegradable polymer microcapsules incorporated in hydrogel (2018)
  • 著者名/発表者名: Umemoto Taiga、Terakawa Mitsuhiro
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE 巻: 10522 ページ: 2-2
  • DOI: 10.1117/12.2287651
• [雑誌論文] Biodegradability of poly(lactic-co-glycolic acid) and poly(l-lactic acid) after deep-ultraviolet femtosecond and nanosecond laser irradiation (2017)
  • 著者名/発表者名: Shibata Akimichi、Machida Manan、Kondo Naonari、Terakawa Mitsuhiro
  • 雑誌名: Applied Physics A 巻: 123 号: 6
  • DOI: 10.1007/s00339-017-1055-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] バイオ・ソフトマテリアルのフェムト秒レーザー加工 (2017)
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋
  • 雑誌名: OPTRONICS 巻: 36 ページ: 149-153
• [雑誌論文] Femtosecond laser irradiation of the fluorescent molecules-loaded poly(lactic-co-glycolic acid) (2017)
  • 著者名/発表者名: Taiga Umemoto, Akimichi Shibata, Mitsuhiro Terakawa
  • 雑誌名: Applied Surface Science 巻: 印刷中 ページ: 165-169
  • DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.02.145
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Acceleration of biodegradation by ultraviolet femtosecond laser irradiation to biodegradable polymer (2017)
  • 著者名/発表者名: Akimichi Shibata, Shuhei Yada, Naonari Kondo, Mitsuhiro Terakawa
  • 雑誌名: Proc. SPIE 巻: 10094 ページ: 100941T-100941T
  • DOI: 10.1117/12.2250028
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Biodegradability of poly(lactic-co-glycolic acid) after femtosecond laser irradiation (2016)
  • 著者名/発表者名: Akimichi Shibata, Shuhei Yada, Mitsuhiro Terakawa
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1
  • DOI: 10.1038/srep27884
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Laser-triggered release of encapsulated molecules from polylactic-co-glycolic acid microcapsules (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazumasa Ariyasu, Atsuhiro Ishii, Taiga Umemoto, Mitsuhiro Terakawa
  • 雑誌名: Journal of Biomedical Optics 巻: 21 号: 8 ページ: 085003-085003
  • DOI: 10.1117/1.jbo.21.8.085003
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 生分解性ポリマーのレーザプロセシングとそのバイオ・メディカル応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋、矢田周平
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｃ（電子・情報・システム部門誌） 巻: 135 号: 9 ページ: 1043-1048
  • DOI: 10.1541/ieejeiss.135.1043
  • NAID: 130005096944
  • ISSN: 0385-4221, 1348-8155
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Femtosecond laser induced periodic surface structure on poly-L-lactic acid (2015)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Yada, Mitsuhiro Terakawa
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 23 号: 5 ページ: 5694-5703
  • DOI: 10.1364/oe.23.005694
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Optical and thermal properties in ultrafast laser surface nanostructuring on biodegradable polymer (2015)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Yada, Mitsuhiro Terakawa
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE 巻: 9355 ページ: 935503-935503
  • DOI: 10.1117/12.2080483
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] フェムト秒レーザーを用いた生分解性ポリマーの微細加工 (2015)
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋
  • 雑誌名: O plus E 巻: 37 ページ: 115-118
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] フェムト秒レーザと微粒子を利用したドラッグデリバリー (2014)
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋，三橋龍樹，有安和優
  • 雑誌名: レーザ加工学会誌 巻: 21 ページ: 24-29
  • 謝辞記載あり
• [学会発表] 超短パルスレーザーによる生体材料の微細加工 (2018)
  • 著者名/発表者名: 寺川光洋，柴田明道，近藤直柔，石井敦浩，Dag Heinemann
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第38回年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] Femtosecond laser-triggered molecular release from biodegradable polymer microcapsules incorporated in hydrogel (2018)
  • 著者名/発表者名: Taiga Umemoto, Mitsuhiro Terakawa
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2018
  • 国際学会
• [学会発表] フェムト秒レーザーを用いて微小貫通孔を作製した生分解性フィルムの細胞接着効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 近藤直柔，角井泰之，佐藤俊一， 寺川光洋
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第38回年次大会
• [学会発表] Acceleration of biodegradation by ultraviolet femtosecond laser irradiation to biodegradable polymer (2017)
  • 著者名/発表者名: Akimichi Shibata, Shuhei Yada, Naonari Kondo, Mitsuhiro Terakawa
  • 学会等名: SPIE Photonics WEST 2017
  • 発表場所: San Francisco (USA)
  • 年月日: 2017-01-28
  • 国際学会
• [学会発表] Subtractive and additive processing of biocompatible materials using femtosecond laser (2017)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Terakawa, Akimichi Shibata, Manan Machida, Yasutaka Nakajima
  • 学会等名: The 25th International Conference on Advanced Laser Technologies (ALT’17)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ultrafast laser processing of biomaterials (2017)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Terakawa
  • 学会等名: European Materials Research Society (E-MRS) Spring Meeting 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] フェムト秒レーザー照射による多孔生分解性ポリマーフィルムの作製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 近藤直柔、角井泰之、佐藤俊一、寺川光洋
  • 学会等名: 第38回日本レーザー医学会総会
• [学会発表] 生分解性ポリマーカプセル含有ハイドロゲルへのフェムト秒レーザー照射による分子放出 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梅本大河、寺川光洋
  • 学会等名: 第38回日本レーザー医学会総会
• [学会発表] Subtractive and additive processing of biomaterials using femtosecond laser (2016)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Terakawa
  • 学会等名: International Congress on Applications on Lasers & Electro-Optics (ICALEO) 2016
  • 発表場所: San Diego (USA)
  • 年月日: 2016-10-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Femtosecond laser-based subtractive and additive processing for bioapplications (2016)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Terakawa, Akimichi Shibata, Shuhei Yada, Manan Machida, Maria Leilani Torres-Mapa, Dag Heinemann, Alexander Heisterkamp
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会JSAP-OSA Joint Symposia
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県・新潟市）
  • 年月日: 2016-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] Femtosecond laser irradiation to fluorescent molecules-loaded poly(lactic-co-glycolic acid) (2016)
  • 著者名/発表者名: Taiga Umemoto, Akimichi Shibata, Mitsuhiro Terakawa
  • 学会等名: 10th International Conference on Photo-Excited Processes and Applications (ICPEPA10)
  • 発表場所: Brasov (Romania)
  • 年月日: 2016-08-29
  • 国際学会
• [学会発表] Femtosecond laser processing of poly(lactic-co-glycolic acid) at 800, 400, and 266 nm wavelengths (2016)
  • 著者名/発表者名: Akimichi Shibata, Shuhei Yada, Mitsuhiro Terakawa
  • 学会等名: The Second Smart Laser Processing Conference (SLPC) 2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-05-17
  • 国際学会
• [学会発表] Wettability modification of poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA) film by femtosecond laser irradiation (2016)
  • 著者名/発表者名: Sachie Yukawa, Akimichi. Shibata, Syuhei Yada, Mitsuhiro Terakawa
  • 学会等名: European Materials Research Society (E-MRS) Spring Meeting 2016
  • 発表場所: Lille (France)
  • 年月日: 2016-05-02
  • 国際学会
• [学会発表] フェムト秒レーザー照射による乳酸・グリコール酸共重合体からの蛍光分子放出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 梅本大河、柴田明道、矢田周平、有安和優、寺川光洋
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 配列生分解性ポリマーカプセルへのフェムト秒レーザー照射による内包蛍光分子放出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 花谷直紀、石井敦浩、有安和優、矢田周平、寺川光洋
  • 学会等名: 第16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・港区）
  • 年月日: 2016-03-04
• [学会発表] Femtosecond laser-triggered rupture of biodegradable polymer capsules containing fluorescent molecules (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazumasa Ariyasu, Mitsuhiro Terakawa
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2016
  • 発表場所: San Francisco (USA)
  • 年月日: 2016-02-13
  • 国際学会
• [学会発表] 超短パルスレーザによるPLGAカプセル内包分子の放出 (2015)
  • 著者名/発表者名: 有安和優、寺川光洋
  • 学会等名: 医用光学・分光学系合同研究会
  • 発表場所: ホテルグランドヒル市ヶ谷（東京都・新宿区）
  • 年月日: 2015-12-03
• [学会発表] 薬剤放出制御に向けた生分解性マイクロカプセルへのフェムト秒レーザー照射 (2015)
  • 著者名/発表者名: 有安和優、寺川光洋
  • 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] 乳酸・グリコール酸共重合体のフェムト秒レーザーアブレーション：生分解性変化の照射波長依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柴田明道、矢田周平、寺川光洋
  • 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] Nanostructure Formation on PLLA and PLGA by Femtosecond Laser Irradiation (2015)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Yada, Akimichi Shibata, Sachie Yukawa, Mitsuhiro Terakawa
  • 学会等名: The 13th Conference on Laser Ablation
  • 発表場所: Cairns（Australia）
  • 年月日: 2015-08-31
  • 国際学会
• [学会発表] Modification of biodegradability of poly(lactic-co-glycolic acid) by femtosecond laser irradiation (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Shibata, S. Yada, M. Terakawa
  • 学会等名: The 13th Conference on Laser Ablation
  • 発表場所: Cairns（Australia）
  • 年月日: 2015-08-31
  • 国際学会
• [学会発表] Ultrafast laser-induced scattered far-field for fabrication of nanostructures (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Terakawa, Yasutaka Nakajima, Akihiro Takami, Shuhei Yada, Akimichi Shibata, Nikolay Nedyalkov
  • 学会等名: 17th Inernational Conference on Transparent Optical Networks
  • 発表場所: Budapest（Hungary）
  • 年月日: 2015-07-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Femtosecond laser surface nanoprocessing of biodegradable polymers (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Terakawa, Shuhei Yada, Akimichi Shibata
  • 学会等名: European Materials Research Society, Spring Meeting 2015
  • 発表場所: Lille（France）
  • 年月日: 2015-05-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] フェムト秒レーザ照射による生分解性ポリマーのアブレーションと生分解性変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 矢田周平，柴田明道，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: 弘前大学（青森県弘前市）
  • 年月日: 2015-03-06
• [学会発表] フェムト秒レーザー照射による乳酸・グリコール酸共重合体の分解速度変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柴田明道，矢田周平，寺川光洋
  • 学会等名: 第15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（東京都港区）
  • 年月日: 2015-03-05
• [学会発表] フェムト秒レーザー照射による生分解性ポリマーカプセルの表面形状変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 有安和優，寺川光洋
  • 学会等名: 第15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（東京都港区）
  • 年月日: 2015-03-05
• [学会発表] Optical and thermal properties in ultrafast laser surface nanostructuring on biodegradable polymer (2015)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Yada, Mitsuhiro Terakawa
  • 学会等名: SPIE Photonics West 2015
  • 発表場所: サンフランシスコ（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2015-02-07 – 2015-02-12
• [学会発表] Femtosecond laser nanoablation of biodegradable polymer (2014)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Terakawa
  • 学会等名: Advanced Laser Technologies ‘14
  • 発表場所: カシ（フランス）
  • 年月日: 2014-10-06 – 2014-10-10
  • 招待講演
• [学会発表] Disruption of PLGA microcapsules by femtosecond laser irradiation (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazumasa Ariyasu, Mitsuhiro Terakawa
  • 学会等名: 9th International Conference on Photo Excited Processes and Applications (ICPEPA-9)
  • 発表場所: くにびきメッセ（島根県松江市）
  • 年月日: 2014-09-29 – 2014-10-03