磁場応答性ナノ粒子の開発と「磁気温熱療法と薬剤治療の一体化」による治療効果増強

• 研究課題/領域番号: 26709050
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 複合材料・表界面工学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 林 幸壱朗 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 助教 (80580886)
• 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: 24,700千円 (直接経費: 19,000千円、間接経費: 5,700千円); 2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2015年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2014年度: 15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
• キーワード: スマート材料 / ハイブリッド / ナノ医療 / DDS / ナノ粒子 / セラノスティクス / 磁性 / ハイパーサーミア / MRI / ナノ材料 / 機能材料 / マグネタイト / スマートナノ粒子 / 磁気ハイパーサーミア / ドラッグデリバリー / コア－シェル

研究成果の概要

マグネタイトナノ粒子クラスターがコア、抗がん剤を含有したポリマーがシェルのコア－シェルナノ粒子を作製した。マグネタイトナノ粒子を粒子間に隙間がないほど密にクラスター化することで、生体親和性を維持したまま、緩和能および発熱能を高めることができることを明らかにした。このコア－シェルナノ粒子はマウスの腹腔内腫瘍をターゲティングし、MRIで可視化した。さらに、このマウスの腹部に交流磁場を印加すると、腫瘍を加熱するとともに、腫瘍内で抗がん剤を放出した。この結果、磁気温熱療法と化学療法を同時に達成することができ、それぞれ単独で行うときよりも高い治療効果が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Theranostic Nanoparticles for MRI-Guided Thermochemotherapy: Tight Clustering of Magnetic Nanoparticles Boosts Relaxivity and Heat-Generation Power (2017)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Hayashi, Yoshitaka Sato, Wataru Sakamoto, Toshinobu Yogo
  • 雑誌名: ACS Biomaterials Science & Engineering 巻: ３ 号: 1 ページ: 95-105
  • DOI: 10.1021/acsbiomaterials.6b00536
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Organic-Inorganic Hybrid Nanoparticles for Tracking the Same Cells Seamlessly at the Cellular, Tissue, and Whole Body Levels (2017)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Hayashi, Yusuke Sato, Hiroki Maruoka, Wataru Sakamoto, Toshinobu Yogo
  • 雑誌名: ACS Biomaterials Science & Engineering 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 1129-1135
  • DOI: 10.1021/acsbiomaterials.7b00181
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Relaxometric Property of Organosilica Nanoparticles Internally Functionalized with Iron Oxide and Fluorescent Dye for Multimodal Imaging (2017)
  • 著者名/発表者名: Michihiro Nakamura, Koichiro Hayashi, Hitoshi Kubo, Takafumi Kanadani, Masafumi Harada, Toshinobu Yogo
  • 雑誌名: Journal of Colloid and Interface Science 巻: 492 ページ: 127-135
  • DOI: 10.1016/j.jcis.2017.01.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] 光と生体物質に応答する有機－無機ハイブリッド中空ナノ粒子の新規合成法とイメージガイド下三種同時治療 (2017)
  • 著者名/発表者名: 林 幸壱朗
  • 雑誌名: セラミックス 巻: 52 ページ: 130-133
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mesoscopic Multimodal Imaging Provides New Insight to Tumor Tissue Evaluation: An Example of Macrophage Imaging of Hepatic Tumor using Organosilica Nanoparticles (2017)
  • 著者名/発表者名: Michihiro Nakamura, Koichiro Hayashi, Hitoshi Kubo, Masafumi Harada, Keisuke Izumi, Yoshihiro Tsuruo, and Toshinobu Yogo
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 印刷中
  • NAID: 120006650111
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] One-Pot Synthesis of Dual Stimulus-Responsive Degradable Hollow Hybrid Nanoparticles for Image-guided Trimodal Therapy (2016)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Hayashi, Takuma Maruhashi, Wataru Sakamoto, Toshinobu Yogo
  • 雑誌名: Advanced Functional Materials 巻: 26 号: 47 ページ: 8613-8622
  • DOI: 10.1002/adfm.201603394
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Multifunctional silica-based hybrid nanoparticles for biomedical applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Hayashi
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 124 号: 9 ページ: 855-862
  • DOI: 10.2109/jcersj2.16099
  • NAID: 130005263110
  • ISSN: 1348-6535, 1882-0743
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis of Inorganic-Organic Hybrid Membranes Consisting of Triazole Linkages Formed by the Azide-Alkyne Click Reaction (2016)
  • 著者名/発表者名: Naoya Ozawa, Koichiro Hayashi, Shin-ichi Yamaura, Wei Zhang, Wataru Sakamoto, Toshinobu Yogo
  • 雑誌名: Journal of Membrane Science 巻: 517 ページ: 21-29
  • DOI: 10.1016/j.memsci.2016.06.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-Pot Synthesis of Inorganic/Organic Hybrid Membranes from Organoalkoxysilane, Hydroimidazole Derivative, and Cyclic Sulfonic Acid Ester (2016)
  • 著者名/発表者名: Koji Takahashi, Junji Umeda, Koichiro Hayashi, Wataru Sakamoto, Toshinobu Yogo
  • 雑誌名: Journal of Materials Science 巻: 51 号: 7 ページ: 3398-3407
  • DOI: 10.1007/s10853-015-9654-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photocurrent Enhancement of Chemically Synthesized Ag Nanoparticle-Embedded BiFeO3 Thin Films (2016)
  • 著者名/発表者名: Rika Maruyama, Wataru Sakamoto, Isamu Yuitoo, Teruaki Takeuchi, Koichiro Hayashi, Toshinobu Yogo
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 10S ページ: 10TA14-10TA14
  • DOI: 10.7567/jjap.55.10ta14
  • NAID: 120005905590
  • 査読あり
• [雑誌論文] Smart Ferrofluid with Ｑuick Gel Transformation in Tumors for MRI-Guided Local Magnetic Thermochemotherapy (2016)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Hayashi, Wataru Sakamoto, Toshinobu Yogo
  • 雑誌名: Advanced Functional Materials 巻: 26 号: 11 ページ: 1708-1718
  • DOI: 10.1002/adfm.201504215
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ナノ粒子を利用した温熱療法 (2015)
  • 著者名/発表者名: 林 幸壱朗
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 252 ページ: 297-301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetically responsive smart nanoparticles for cancer treatment with a combination of magnetic hyperthermia and remote-control drug release (2014)
  • 著者名/発表者名: Hayashi K, Nakamura M, Miki H, Ozaki S, Abe M, Matsumoto T, Sakamoto W, Yogo T, Ishimura K
  • 雑誌名: Theranostics 巻: 4 号: 8 ページ: 834-844
  • DOI: 10.7150/thno.9199
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] マグネタイトナノ粒子クラスターの合成とMRIと磁気ハイパーサーミアを統合したセラノスティクスへの応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 林 幸壱朗
  • 雑誌名: セラミックス 巻: 49 ページ: 483-489
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development and Potential Theranostic Applications of a Self-assembled Hybrid of Magnetic Nanoparticle Clusters with Polysaccharide Nanogels (2014)
  • 著者名/発表者名: Kiyofumi Katagiri, Keiko Ohta, Kaori Sako, Kei Inumaru, Koichiro Hayashi, Yoshihiro Sasaki, Kazunari Akiyoshi
  • 雑誌名: ChemPlusChem 巻: 79 号: 11 ページ: 1631-1637
  • DOI: 10.1002/cplu.201402159
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Iodinated Silica/Porphyrin Hybrid Nanoparticles for X-Ray Computedtomography/Fluorescence Dual-Modal Imaging of Tumors (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Hayashi, W. Sakamoto, T. Yogo
  • 雑誌名: Journal of Asian Ceramic Societies 巻: 2 号: 4 ページ: 429-434
  • DOI: 10.1016/j.jascer.2014.09.003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Dual Stimulus-Responsive Degradable Hollow Organic-Inorganic Hybrid Nanoparticles for Image-GuidedTrimodal Therapy (2016)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Hayashi, Takuma Maruhashi, Wataru Sakamoto,Toshinobu Yogo
  • 学会等名: The 1st International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2016-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] 赤血球様粒子の作製と体内動態の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 林 幸壱朗、山田 翔太、坂本 渉、余語 利信
  • 学会等名: 第32回日本DDS学会学術集会
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2016-06-30
• [学会発表] 多機能ハイブリッドナノ粒子の合成とイメージングおよび 治療への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 林 幸壱朗, 佐藤 裕介, 丸橋 卓磨, 坂本 渉, 余語 利信
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2016年年会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2016-03-14
  • 招待講演
• [学会発表] Multifunctional Nanoparticles for MRI-Guided Magnetic Thermochemotherapy (2016)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Hayashi, Yoshitaka Sato, Wataru Sakamoto, Toshinobu Yogo
  • 学会等名: BIT’s 2nd Annual World Congress of Smart Materials-2016
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2016-03-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ハイブリッドナノ粒子のバイオメディカル応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 林 幸壱朗
  • 学会等名: 平成28年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
  • 発表場所: 名古屋
  • 招待講演
• [学会発表] Core-Shell Nanoparticles for the Combination of Magnetic Hyperthermia and Chemotherapy (2015)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Hayashi, Yoshitaka Sato, Wataru Sakamoto, Toshinobu Yogo
  • 学会等名: ISETS’15 International Symposium on EcoTopia Science 2015 - Innovation for Smart Sustainable Society -
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 2015-11-27
  • 国際学会
• [学会発表] 交流磁場応答性スマート コア－シェルナノ粒子の合成と 磁気温熱化学療法への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 林幸壱朗, 佐藤嘉崇, 坂本渉, 余語利信
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第28回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Clustered Magnetic Nanoparticles-Polymer Core-Shell Nanoparticles for Magnetic Thermochemotherapy (2015)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Hayashi
  • 学会等名: Energy, Materials and Nanotechnology (EMN) Meetings
  • 発表場所: Phuket
  • 年月日: 2015-05-04 – 2015-05-07
  • 招待講演
• [学会発表] Clustered Magnetic Nanoparticles-Polymer Core-Shell Nanoparticles for Magnetic Thermochemotherapy (2015)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Hayashi
  • 学会等名: EMN Phuket Meeting 2015: Energy, Materials, and Nanotechnology
  • 発表場所: Phuket
  • 年月日: 2015-05-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] マルチコア-シェル構造マグネタイト/ポリマーナノ粒子を用いたがん治療 (2014)
  • 著者名/発表者名: 林 幸壱朗, 坂本 渉, 余語 利信
  • 学会等名: 平成26年度日本セラミックス協会東海支部学術研究発表会
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 2014-12-06
• [学会発表] Magnetic Nanoparticle-Based Hyperthermia for Cancer Treatment (2014)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Hayashi
  • 学会等名: 7th Korea-Japan Joint Meeting on Medical Physics
  • 発表場所: Busan
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] 磁場応答性スマートナノ粒子の合成と磁気ハイパーサーミアと化学療法の併用によるがん治療 (2014)
  • 著者名/発表者名: 林 幸壱朗, 坂本 渉, 余語 利信
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第27回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 鹿児島市
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [備考]
  • URL: https://hayashi81.wixsite.com/imasslab2
• [備考]
  • URL: http://profs.provost.nagoya-u.ac.jp/view/html/100007892_ja.html
• [備考]
  • URL: http://researchmap.jp/hayashi_/
• [備考] 教員詳細
  • URL: http://profs.provost.nagoya-u.ac.jp/view/html/100007892_ja.html
• [備考] 名古屋大学工学部研究室図鑑
  • URL: http://cd.engg.nagoya-u.ac.jp/dict/2014/12/post-34.html
• [産業財産権] フローサイトメトリー用蛍光プローブ及び蛍光標識細胞の選別方法 (2017)
  • 発明者名: 林幸壱朗, 坂本渉, 余語利信, 丸岡弘規
  • 権利者名: 林幸壱朗, 坂本渉, 余語利信, 丸岡弘規
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017-02-10
  • 外国
• [産業財産権] 蛍光プローブ、蛍光検出方法及び蛍光プローブの使用方法 (2017)
  • 発明者名: 林幸壱朗, 坂本渉, 余語利信, 丸岡弘規
  • 権利者名: 林幸壱朗, 坂本渉, 余語利信, 丸岡弘規
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017-02-10
  • 外国
• [産業財産権] フローサイトメトリー用蛍光プローブ及び蛍光標識細胞の選別方法 (2016)
  • 発明者名: 林幸壱朗, 坂本渉, 余語利信, 丸岡弘規
  • 権利者名: 林幸壱朗, 坂本渉, 余語利信, 丸岡弘規
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-091356
  • 出願年月日: 2016-04-28
• [産業財産権] 蛍光プローブ、蛍光検出方法及び蛍光プローブの使用方法 (2016)
  • 発明者名: 林幸壱朗, 坂本渉, 余語利信, 丸岡弘規
  • 権利者名: 林幸壱朗, 坂本渉, 余語利信, 丸岡弘規
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-091359
  • 出願年月日: 2016-04-28