癌細胞上の受容体と結合する形態制御無機ナノ粒子による腫瘍悪性化抑止効果の実現

• 研究課題/領域番号: 26870836
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機工業材料; 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: 柴 弘太 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, ICYS研究員 (20638126)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: ナノ粒子 / 機能性 / 単分散 / 無機有機ハイブリッド / マイクロリアクタ / 細胞毒性

研究成果の概要

癌治療に資する無機ナノ粒子の実現に向け、新規ナノ粒子合成法を確立した。この手法により、多様な特性の無機ナノ粒子を合成することが可能となった。次いで、同様の手法により作製した発光粒子を用いて、細胞-粒子間相互作用に関する検討を行った。その結果、従来の薬剤送達やバイオイメージングに一石を投じる「徐放による間接的送達」という新たな概念を創出した。加えて、上記発光粒子の気中および液中における特異的な発光挙動を見出すなど、今後のバイオ応用を加速する材料開発指針を得ることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of Cationic Surfactant Micelles on Hydroxyapatite Nanocrystal Formation: An Investigation into the Inorganic-Organic (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Shiba, S. Motozuka, T. Yamaguchi, N. Ogawa, Y. Otsuka, K. Ohnuma, T. Kataoka and M. Tagaya
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 16 号: 3 ページ: 1463-1471
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.5b01599
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Finite Element Analysis on Nanomechanical Detection of Small Particles: Toward Virus Detection (2016)
  • 著者名/発表者名: Gaku Imamura, KotaShiba and GenkiYoshikawa
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 7 ページ: 1-7
  • DOI: 10.3389/fmicb.2016.00488
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Preparation of Phospholipid Vesicle-templated Calcium Phosphate Nanostructures and Their Cytocompatibility (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Tagaya, T. Yamaguchi, and K. Shiba
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Preparation of europium(III)-doped hydroxyapatite nanocrystals in the presence of cationic surfactant (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Kataoka, K. Shiba, and M. Tagaya
  • 雑誌名: Colloids and Interface Science Communications 巻: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Preparation of Luminescent Titania/Dye Hybrid Nanoparticles and Their Dissolution Properties for Controlling Cellular Environments (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Shiba, M. Tagaya, T. Sugiyama, and N. Hanagaya
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 5 号: 126 ページ: 104343-104353
  • DOI: 10.1039/c5ra23026h
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Controlled growth of silica-titania hybrid functional nanoparticles through a multistep microfluidic approach (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Shiba, T. Sugiyama, T. Takei and G. Yoshikawa
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 51 号: 87 ページ: 15854-15857
  • DOI: 10.1039/c5cc07230a
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Synthesis of Cytocompatible Titania/Fluorescein Hybrid Nanoparticles and their Surface Effects (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Shiba; M. Tagaya; N. Hanagata
  • 雑誌名: ACS Applied Materials & Interfaces 巻: (in press) 号: 9 ページ: 6825-6834
  • DOI: 10.1021/am500636d
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Focus on The Interlude Between Topographic Transition and Cell Response on Shape-memory Surfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: Ebara, M., Akimoto, M., Uto, K., Shiba, K., Yoshikawa, G. & Aoyagi, T.
  • 雑誌名: Polymer 巻: 55 号: 23 ページ: 5961-5968
  • DOI: 10.1016/j.polymer.2014.09.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effective Preparation of graphite nanoparticles using mechanochemical solid-state reactions (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Motozuka; Motohiro Tagaya (本研究代表者); Nobuhiro Ogawa; Kazuki Fukui; Masami Nishikawa; Kota Shiba; Toshiyuki Uehara; Takaomi Kobayashi
  • 雑誌名: Solid State Communications 巻: 190 ページ: 28-32
  • DOI: 10.1016/j.ssc.2014.03.023
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effective Composite Preparation between Graphite and Iron Particles by the Interfacial Mediation of Force-Activated Oxygen Atoms (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Motozuka, Motohiro Tagaya, Kota Shiba, Zhefeng Xu, Masami Nishikawa(代表), Tomohiko Yoshioka, Toshiyuki Ikoma, Junzo Tanaka
  • 雑誌名: Industrial & Engineering Chemistry Research 巻: 53 号: 43 ページ: 16736-16753
  • DOI: 10.1021/ie501207u
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of Coating Materials on Two Dimensional Stress-Induced Deflection of Nanomechanical Sensors (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa, G., Lee, C. J. Y. & Shiba
  • 雑誌名: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 巻: 14 号: 4 ページ: 2908-2912
  • DOI: 10.1166/jnn.2014.8604
  • 査読あり
• [学会発表] 界面活性剤ミセル存在下における発光性水酸アパタイトナノ結晶の合成と特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 片岡卓也, 柴弘太, 多賀谷基博
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京都 目黒区 東京工業大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 真球状チタニア/鉄(III)アセチルトナート複合粒子の合成と光/磁気特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 片岡卓也, 柴弘太, Mitsuhiro Okuda, Santiago Blanco-Canosa, 多賀谷基博
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2016年年会
  • 発表場所: 東京都 新宿区 早稲田大学
  • 年月日: 2016-03-14
• [学会発表] Development of versatile receptor layer materials for nanomechanical sensor-based detection/discrimination (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Shiba
  • 学会等名: MANA International Symposium 2016
  • 発表場所: Epochal Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2016-03-09
  • 国際学会
• [学会発表] Nanomechanical Sensor (MSS) towards Mobile Olfaction (2016)
  • 著者名/発表者名: G. Yoshikawa, K. Shiba, and G. Imamura
  • 学会等名: MANA International Symposium 2016
  • 発表場所: Epochal Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2016-03-09
  • 国際学会
• [学会発表] シリカメソ構造体膜における細孔間距離の制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林幸平, 柴弘太, 本塚智, 多賀谷基博
  • 学会等名: 第1回ナノバイオセラミックスによる細胞機能制御テクノロジー研究会
  • 発表場所: 新潟県 長岡市 アオーレ長岡 市民ホールD
  • 年月日: 2015-08-21
• [学会発表] 界面活性剤を用いた水酸アパタイト合成技術の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 片岡卓也, 本塚智, 柴弘太, 大沼清, 大塚雄市, 許哲峰, 多賀谷基博
  • 学会等名: 第1回ナノバイオセラミックスによる細胞機能制御テクノロジー研究会
  • 発表場所: 新潟県 長岡市 アオーレ長岡 市民ホールD
  • 年月日: 2015-08-21
• [学会発表] Control of hydroxyapatite nucleation/growth by cationic surfactant micelle and the interfacial interaction analysis based on DV-Xα calculation (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Kataoka, K. Shiba, S. Motozuka, N. Ogawa, T. Yamaguchi, K. Ohnuma, Y. Otsuka, Z. Xu, and M. Tagaya
  • 学会等名: 第２８回DV-Xα研究会
  • 発表場所: 山形県 山形大学
  • 年月日: 2015-08-05
• [学会発表] 水酸アパタイトナノ結晶合成におけるカチオン性界面活性剤の共存効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口正, 本塚智, 柴弘太, 許哲峰, 大塚雄市, 大沼清 & 多賀谷基博
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2015年年会
  • 発表場所: 岡山県 岡山大学 津島キャンパス
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [学会発表] Synthesis of Zinc-Containing Hydroxyapatite Nanocrystals towards Catheter Surface Modification (2015)
  • 著者名/発表者名: Penaflor, T., Yamaguchi, T., Kobayashi, T., Shiba, K. & Tagaya, M.
  • 学会等名: MANA International Symposium 2015
  • 発表場所: Epochal Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-13
• [学会発表] Synthesis of Monodispersed Titania-based Luminescent Nanoparticles for Bio-medical Applications (2015)
  • 著者名/発表者名: Shiba, K., Sugiyama, T., Yoshikawa, G. & Tagaya, M.
  • 学会等名: MANA International Symposium 2015
  • 発表場所: Epochal Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-13
• [学会発表] Synthesis of oxide-based inorganic-organic hybrid nanoparticles and their application toward versatile receptor layers on nanomechanical sensor surfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: Shiba, K.
  • 学会等名: ICYS Workshop 2015
  • 発表場所: Hotel Grandeco Resort, Fukushima, Japan
  • 年月日: 2015-01-21 – 2015-01-23
  • 招待講演
• [学会発表] 無機粒子合成における核形成／成長過程の実験研究とDV-Xα計算解析によるナノ・バイオテクノロジーへの応用展開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柴弘太, 多賀谷基博 & 本塚智
  • 学会等名: 第27回DV-Xα研究会
  • 発表場所: 愛知県 名古屋大学 野依記念学術交流館
  • 年月日: 2014-08-06 – 2014-08-08
• [学会発表] メカノケミカル固相反応によって創出したヒドロキシキノリン／アパタイト複合系・界面相互作用の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 林孝太郎, 本塚智, 多賀谷基博, 大沼清, 大塚雄市, 許哲峰 & 柴弘太
  • 学会等名: 第27回DV-Xα研究会
  • 発表場所: 愛知県 名古屋大学 野依記念学術交流館
  • 年月日: 2014-08-06 – 2014-08-08
• [学会発表] Antibody-based Protein Detection Using Nanomechanical Membrane-type Surface Stress Sensor (MSS) (2014)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa, N., Nakamachi, M., Honda, N., Shiba, K. & Yoshikawa, G.
  • 学会等名: 11th International Workshop on Nanomechanical Sensing 2014
  • 発表場所: NH EUROBUILDING Hotel, Madrid, Spain
  • 年月日: 2014-04-30 – 2014-05-02
• [図書] シランカップリング剤の調整・処理条件 事例集 第9章「シランカップリング剤による微細構造形成技術」・第2節「シランカップリング剤を用いたマイクロパターンの機能化」 (2016)
  • 著者名/発表者名: 多賀谷基博, 柴弘太
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 株式会社 技術情報協会
• [図書] Biomaterials Nanoarchitectonics (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Shiba, G. Imamura, and G. Yoshikawa
  • 総ページ数: 20
  • 出版者: Elsevier B. V.
• [備考] nano tech 2015出展報告及びNIMS研究員のnano tech大賞受賞報告
  • URL: http://www.nims.go.jp/news/archive/2015/02/hdfqf10000069vss.html
• [産業財産権] 粒状材料を受容体層として有するセンサ (2015)
  • 発明者名: 柴弘太 & 吉川元起
  • 権利者名: 独立行政法人物質・材料研究機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-013271
  • 出願年月日: 2015-01-27
• [産業財産権] 母材と粒状材料を混合した受容体層を被覆したセンサ (2015)
  • 発明者名: 柴弘太 & 吉川元起
  • 権利者名: 独立行政法人物質・材料研究機構
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-038190
  • 出願年月日: 2015-02-27