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光応答性ナノ材料による脂質二重膜構造変換とその医療応用

公募研究

研究領域感覚と知能を備えた分子ロボットの創成
研究課題/領域番号 25104514
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関京都大学

研究代表者

村上 達也  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 特定拠点准教授 (90410737)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2013年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードバイオテクノロジー
研究実績の概要

ロッド状の金ナノ粒子である金ナノロッド(AuNR)は、生体に最も影響の少ない近赤外光を吸収し、高効率で発熱するナノ材料である。AuNRは他のナノ粒子と同様、その高い比表面積により凝集しやすい。特に生理的条件下では、容易に塩析する。本申請課題の目的、すなわちAuNRの光熱変換活性を利用する脂質二重膜構造の光制御、を実現するためには、まずAuNRを表面修飾し、分散安定化と脂質二重膜親和性付与を図る必要がある。申請者は、薬物送達キャリアとして、血清蛋白質である高比重リポ蛋白質(High-density lipoprotein, HDL)に注目し、様々な変異体を作製してきた。HDLはリン脂質二重膜と脂質結合蛋白質からなる。HDLにカチオン性ペプチドを融合した変異体は、オレイン酸で被覆したAuNRの表面に効率良く吸着し、約7 nmの比較的なめらかな有機層を形成した。このことから、AuNR表面は脂質二重膜(厚さ5 nm)で被覆されていると考えられた。この表面修飾AuNRを生細胞に作用させると、細胞毒性を示すことなく、細胞膜表面に効率良く吸着した。細胞膜表面のAuNRを透過型電子顕微鏡で観察すると、依然として有機層で被覆され、AuNR同士の凝集が抑制されていることが明らかになった。そしてこの細胞に近赤外レーザーを5秒間照射すると、細胞内への迅速なカルシウム流入が検出された。この流入は繰り返し光誘導することができた。この結果は、細胞膜表面に存在するAuNRの発熱によって、細胞膜に一過性のポアが形成されたことを示唆している。この手法の高い安全性は、HDL(変異体)の機能と相関している可能性がおり、今後の検討課題である。本手法は、新たな光誘導物質導入法になることが期待される。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2015 2014 2013 2011 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (14件) (うち招待講演 7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Preparation of immunostiumulatory single-walled carbon nanotube/CpG DNA complexes and evaluation of their potential in cancer immunotherapy2014

    • 著者名/発表者名
      Zhou, S., Hashida, Y., Kawakami, S., Mihara, J., Umeyama, T., Imahori, H., Murakami, T. Yamashita, F. Hashida, M.
    • 雑誌名

      International Journal of Pharmaceutics

      巻: 471 号: 1-2 ページ: 214-223

    • DOI

      10.1016/j.ijpharm.2014.05.037

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mesoscopic Metal Nanoparticles Doubly Functionalized with natural and engineered lipidic dispersants for therapeutics2014

    • 著者名/発表者名
      Murakami, T., Nakatsuji, H., Morone, N., Heuser, J. E., Ishidate, F., Hashida, M., Imahori, H.
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 8 号: 7 ページ: 7370-7376

    • DOI

      10.1021/nn5024818

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Journal of Controlled Release2014

    • 著者名/発表者名
      Hashida, Y., Tanaka, H., Zhou, S., Kawakami, S., Yamashita, F., Murakami, T., Umeyama, T., Imahori, H., Hashida, M.
    • 雑誌名

      Photo thermal ablation of tumor cells using a single-walled carbon nanotube-peptide composite

      巻: 173 ページ: 59-66

    • DOI

      10.1016/j.jconrel.2013.10.039

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exclusive Photothermal Heat Generation by a Gadolinium Bis(naphthalocyanine) Complex and Inclusion into Modified High-Density Lipoprotein Nanocarriers for Therapeutic Applications2013

    • 著者名/発表者名
      Mathew S, Murakami T, Nakatsuji H, Okamoto H, Morone N, Heuser JE, Hashida M, Imahori H.
    • 雑誌名

      ACS Nano.

      巻: 7(10) 号: 10 ページ: 8908-16

    • DOI

      10.1021/nn403384k

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of Pure Nanodrugs of Podophyllotoxin Dimer and Their Anticancer Activity2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Ikuta, Y. Koseki, T. Murakami, M. Ueda, H. Oikawa, H. Kasai
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 48 号: 8 ページ: 900-901

    • DOI

      10.1246/cl.130224

    • NAID

      10031189289

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Helicity Selective Photoreaction of Single-walled Carbon Nanotubes with Organosulfur Compounds in the Presence of Oxygen2013

    • 著者名/発表者名
      Maeda, Y.; Higo, J.; Amagai, Y.; Matsui, J.; Ohkubo, K.; Yoshigoe, Y.; Hashimoto, M.; Eguchi, K.; Yamada, M.; Hasegawa, T.; Sato, Y.; Zhou, J.; Lu, J.; Miyashita, T.; Fukuzumi, S.; Murakami, T.; Tohji, K.; Nagase, S; Akasaka, T.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 135 号: 16 ページ: 6356-6362

    • DOI

      10.1021/ja402199n

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Caboxylated SiO2-coated alpha-Fe nanoparticles: towards a versatile platform for biomedical applications2013

    • 著者名/発表者名
      Kohara, K.; Yamamoto, S.; Seinberg, L.; Murakami, T.; Tsujimoto, M.; Ogawa, T.; Kurata, H.; Kageyama, H.; Takano, M.
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 49 号: 25 ページ: 2563-2565

    • DOI

      10.1039/c3cc39055a

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-walled carbon nanohorns as drug carriers : adsorption of prednisolone and anti-inflammatory effects on arthritis2011

    • 著者名/発表者名
      Nakamura M., Tsuchida K., 他6名
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 22巻 号: 46 ページ: 465102-465102

    • DOI

      10.1088/0957-4484/22/46/465102

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Enhancement of Photodynamic Effects of Single-Walled Carbon Nanotubes via Chirality Enrichment2015

    • 著者名/発表者名
      福田 亮介、中辻 博貴、梅山 有和、今堀 博、村上 達也
    • 学会等名
      日本化学会第95回春季年会
    • 発表場所
      日本大学 船橋キャンパス(千葉県船橋市)
    • 年月日
      2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 環拡張ポルフィリン結合リポ蛋白質による持続的光線温熱効果と磁気共鳴イメージング2014

    • 著者名/発表者名
      村上 達也、東野 智洋、中辻 博貴、稲田 真実、岡本 陽己、今堀 博
    • 学会等名
      第36回日本バイオマテリアル学会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2014-11-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 光熱変換ナノ材料の細胞膜精密配置による痛み受容体TRPV1の光制御2014

    • 著者名/発表者名
      中辻 博貴、沼田 朋大、高野 勇太、森 泰生、今堀 博、村上 達也
    • 学会等名
      第36回日本バイオマテリアル学会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2014-11-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 半導体性および金属性単層カーボンナノチューブの近赤外光応答性とその殺細胞活性2014

    • 著者名/発表者名
      村上 達也
    • 学会等名
      第1回ナノカーボンバイオシンポジウム
    • 発表場所
      東京大学 本郷キャンパス(東京都文京区)
    • 年月日
      2014-09-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] (26)pH応答性高比重リポタンパク質の作製とDDS応用2014

    • 著者名/発表者名
      村上 達也、Hyungjin Kim、岡本 陽己、Arnaud E. Felber、Anna Polomska、諸根 信弘、John E. Heuser、Jean-Christophe Leroux
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会 第9回関西若手研究発表会
    • 発表場所
      京都大学 桂キャンパス(京都府京都市)
    • 年月日
      2014-08-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Development of pH-dependent endosomolytic high-density lipoprotein nanoparticles2014

    • 著者名/発表者名
      H. Kim, H. Okamoto, A. E. Felber, A. Polomska, J.-C. Leroux, and T. Murakami
    • 学会等名
      第30回日本DDS学会学術集会
    • 発表場所
      慶應大学 芝共立キャンパス(東京都港区)
    • 年月日
      2014-07-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブの光線力学効果2014

    • 著者名/発表者名
      村上 達也、稲田 真実、中辻 博貴、梅山 有和、今堀 博
    • 学会等名
      第30回日本DDS学会学術集会
    • 発表場所
      慶應大学 芝共立キャンパス(東京都港区)
    • 年月日
      2014-07-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 細胞接着性金ナノロッドの作製と細胞膜蛋白質の光制御への応用2014

    • 著者名/発表者名
      中辻博貴
    • 学会等名
      日本化学会第94回春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノテクノロジーを用いた難病治療法の開発に向けて2013

    • 著者名/発表者名
      村上達也
    • 学会等名
      福井プロジェクト・グループ主催 岡山大学・岡山理科大学・津山工専 Tryアングル・インターネット講演会
    • 発表場所
      津山工専
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光応答性ナノ材料による細胞工学と難病治療2013

    • 著者名/発表者名
      村上達也
    • 学会等名
      第10回光科学若手研究会
    • 発表場所
      京都大学宇治キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] カーボンナノチューブの光線力学効果と殺細胞活性2013

    • 著者名/発表者名
      村上達也
    • 学会等名
      第29回日本DDS学会学術集会
    • 発表場所
      京都テルサ
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] サンドイッチ型ナフタロシアニン錯体内包リポ蛋白質の光照射による熱選択的産生と殺細胞活性2013

    • 著者名/発表者名
      村上達也
    • 学会等名
      第35回日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] カチオン性ペプチド融合高比重リポタンパク質の開発2013

    • 著者名/発表者名
      Hyungjin Kim
    • 学会等名
      第35回日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Enhancement of Photodynamic Effect by Single Chirality Separation of Semiconducting Single-walled Carbon Nanotubes: Application to Photodynamic Therapy2013

    • 著者名/発表者名
      村上達也
    • 学会等名
      CBI学会2013年大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] iCeMS村上グループ

    • URL

      http://www.murakami.icems.kyoto-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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