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2017 年度 実績報告書

光誘起流体効果によるバイオマテリアルの状態制御

研究課題

研究課題/領域番号 15J09975
研究機関大阪府立大学

研究代表者

西村 勇姿  大阪府立大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
キーワード光誘起力 / 光発熱効果 / 金ナノ粒子 / タンパク質 / DNA / 細胞 / 対流
研究実績の概要

光誘起の流体効果で生体関連物質の相転移,特異的結合,細胞の状態制御の原理を開拓し,社会で求められるバイオ分析技術に発展させることが本研究の目的である.これまでに金属ナノ粒子固定化ビーズを分散した水中にレーザー光を照射すると,開始からわずか数秒で沸騰現象が起こる条件があることを見出したが,最終年度はマイクロ流路中での圧力駆動流の下で光集積した金ナノ粒子固定化ビーズを熱源として,光誘起バブルによる微量タンパク質の迅速検査に関する新たな知見を後輩との共同研究で獲得して論文投稿を行った.
また,集光したレーザー光照射による集合現象と溶液中に誘起される流れの相乗効果により,金ナノ粒子表面に修飾した一本鎖DNAと浮遊状態の一本鎖DNAの衝突確率を高めることで,DNAの二重鎖形成プロセスを加速できることを2年目に解明したが,タンパク質や異種DNAの混合条件下でもDNA二重鎖形成の光加速が可能であることも示し,遺伝子検査などへの実用展開における重要な知見も獲得した.これらの知見を活かし,DNAチップへの実装を目指した検討も行った.派生テーマに関して後輩にサンプル調製の方法を伝授し,電極間に光集積したプローブ粒子とターゲットDNAの電気検出の迅速化に関する新たな知見も獲得して特許申請にも貢献した(特願2017-095715).
さらに,高温状態で疎水性を示す有機分子を表面修飾した金ナノ粒子内包デンドリマーの特性に注目し,非共鳴レーザー照射による局所加熱により癌細胞表面への集積化に成功した.集積化後に細胞の生死判定を行ったところ,非共鳴条件下であるにもかかわらず,レーザー照射点近傍の癌細胞だけを選択的に死滅できることも明らかにした.この成果は非従来的な光誘導型ドラッグ・デリバリー・システムの新原理開拓につながり,医薬学の発展に貢献し得るものである(国際特許PCT2017-20883).

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2017 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Macroscopic assembly by optical control of zmol-level DNA hybridization2017

    • 著者名/発表者名
      Iida Takuya、Nishimura Yushi、Tamura Mamoru、Nishida Keisuke、Ito Syoji、Tokonami Shiho
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 10252 ページ: 102520J

    • DOI

      10.1117/12.2275108

    • 査読あり
  • [学会発表] Macroscopic Assembly by Optical Control of zmol-level DNA Hybridization2017

    • 著者名/発表者名
      Takuya Iida, Yushi Nishimura, Mamoru Tamura, Keisuke Nishida, Syoji Ito, Shiho Tokonami
    • 学会等名
      The 4th Optical Manipulation Conference 2017 (OMC`17)
    • 国際学会
  • [学会発表] Rapid Bacterial Counting by Photothermal Assembling Method2017

    • 著者名/発表者名
      Yasuyuki Yamamoto, Emi Shimizu, Yushi Nishimura, Shiho Tokonami, Takuya Iida
    • 学会等名
      19th International Conference on Photoacoustic and Photothermal Phenomena (ICPPP19)
    • 国際学会
  • [学会発表] 光誘起ハイブリダイゼーションによる新奇DNA検出法の開拓2017

    • 著者名/発表者名
      西村勇姿,田村守,西田敬亮,伊都将司,床波志保,飯田琢也
    • 学会等名
      2017年度分子研研究会
  • [学会発表] Light-induced molecular recognition for high performance bioanalysis2017

    • 著者名/発表者名
      Takuya Iida, Yushi Nishimura, Mamoru Tamura, Keisuke Nishida, Syoji Ito, Shiho Tokonami
    • 学会等名
      Europe's Analytical Chemistry Meeting (XIXth Euroanalysis 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] ハニカム構造を用いた光合成細菌の集積化2017

    • 著者名/発表者名
      吉川涼,栗田慎也,西村勇姿,山本靖之,Olaf Karthaus,飯田琢也,床波志保
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] ハニカム電極への最近捕捉とその応用2017

    • 著者名/発表者名
      栗田慎也,西村勇姿,山本靖之,Olaf Karthaus,飯田琢也,床波志保
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] ナノ物質の電気抵抗計測の光誘導加速2017

    • 著者名/発表者名
      大橋かるな,山本靖之,田村守,西村勇姿,栗田慎也,床波志保,飯田琢也
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 圧力駆動流の下での光誘起集合現象とバイオ分析応用2017

    • 著者名/発表者名
      植田眞由,田村守,西村勇姿,小野庸一郎,嶋秀明,中瀬生彦,床波志保,飯田琢也
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 光渦によるナノ物質の力学制御と螺旋状バイオマテリアルの光集積への展開2017

    • 著者名/発表者名
      飯田琢也,田村守,西村勇姿,床波志保
    • 学会等名
      第1回千葉大学分子キラリティー研究センター学生シンポジウム
  • [学会発表] 光誘導集積によるDNAの電気的検出の迅速化2017

    • 著者名/発表者名
      大橋かるな,山本靖之,田村守,西村勇姿,栗田慎也,床波志保,飯田琢也
    • 学会等名
      第28回光物性研究会
  • [備考] 生体光物理グループ 飯田研究室

    • URL

      http://www.p.s.osakafu-u.ac.jp/~t-iida/

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公開日: 2018-12-17  

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