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2018 年度 実績報告書

カーボンナノチューブの生分解性の解明と制御

研究課題

研究課題/領域番号 17H02742
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

張 民芳  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (60518330)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードカーボンナノチューブ / カーボンナノ材料 / 免疫細胞 / 動物実験 / 生分解
研究実績の概要


CNTは堅牢な構造を持っているため、生体内で分解されにくく、実用化する際に安全上の懸念が非常に大きい。本研究では、近赤外光吸収法を用い、細胞内と生体組織内のCNT量の測定方法を開発し、免疫細胞と実験動物を用いてCNTの生分解性能を定量的に評価する。
平成30年度は本研究計画した通り進展し、生体組織内CNT量の測定手法を確定するとした目標を実現した。今まで、生体内CNTの分布を調べるため、金属や放射性物質を用いてCNTをラベル化する方法を利用しできた。しかし、金属内包などのプロセスがCNTの表面性質などを変化させるため、元のCNTと異なる生分解特性を持つ可能性がある。本研究はCNTが近赤外光を吸収する特性を利用し、組織内CNTの定量測定方法を開発した。
測定プロセスとして、まず、分散液のCNT濃度と近赤外光(700-900nm)の吸光度の検量線を作製する。次に、CNT/BSA 分散液を静脈注射によりマウス体内各組織に集積させ、24時間後に各組織(肝臓、肺および脾臓など)を取り出し、組織の溶解液を作製する。最後に検量線に基づいて、CNTを含む組織の溶解液の近赤外光の吸光度からCNTの量を計算する。特に、光吸収測定方法では、測定結果に大きく影響されているCNTを含む組織を均一に溶解する条件を調べ、最適なタンパク質分解剤と界面活性剤の組み合わせを選定し、37℃(2時間)と70℃(2時間)2段階で加熱と最後の超音波処理条件を確定した。また、本測定方法の測定正確性を確認するため、金属(Gd)内包したカーボンナノホーン(CNH)を用い、金属測定するICP法と本開発した光吸収方法により測定した結果を比較し、本測定方法の有効性を確認した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

平成30年度は本研究計画した通り進展し、目標とした成果が得られた。この成果は、2019年3月に、国内&国際学会発表と国際雑誌で5本論文が掲載された。
また、本研究開発したCNTの細胞内取り込み量の測定方法関する国際標準化ドキュメントは、2018年5月中旬と2018年11月中旬で、ISO/TC229・WG3の国際会議で2回審議を行い、順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

今までの研究は順調に進んでいるため、今後も計画通り研究を進めて行く予定である。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] A Simple Method for Removal of Carbon Nanotubes from Wastewater Using Hypochlorite2019

    • 著者名/発表者名
      Minfang Zhang, Yinmei Deng, Mei Yang, Hideaki Nakajima, Masako Yudasaka, Sumio Iijima & Toshiya Okazaki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 ページ: 1284

    • DOI

      10.1038/s41598-018-38307-7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Time-dependent degradation of carbon nanotubes correlates with decreased reactive oxygen species generation in macrophage2019

    • 著者名/発表者名
      Mei Yang, Minfang Zhang, Hideaki Nakajima, Masako Yudasaka, Sumio Iijima, Toshiya Okazaki
    • 雑誌名

      International Journal of Nanomedicine

      巻: 14 ページ: 2797-2807

    • DOI

      10.2147/IJN.S199187

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fasting-dependent Vascular Permeability Enhancement in Brown Adipose Tissues Evidenced by Using Carbon Nanotubes as Fluorescent Probes2018

    • 著者名/発表者名
      Masako Yudasaka, Yohei Yomogida, Minfang Zhang, Masako Nakahara, Norihiko Kobayashi, Takeshi Tanaka, Yuko Okamatsu-Ogura, Kumiko Saeki & Hiromichi Kataura
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: 14446

    • DOI

      10.1038/s41598-018-32758-8

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Self-assembled nanodiamond supraparticles for anticancer chemotherapy2018

    • 著者名/発表者名
      Yue Yu, Masahiro Nishikawa, Ming Liu, Takahiro Tei, Sunil C. Kaul, Renu Wadhawa, Minfang Zhang, Junko Takahashif and Eijiro Miyako
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 10 ページ: 8969-8978

    • DOI

      10.1039/c8nr00641e

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Size-dependent cell uptake of carbon nanotubes by macrophages: A comparative and quantitative study2018

    • 著者名/発表者名
      Minfang Zhang, Mei, Yang, Takahiro Morimoto, Naoko Tajima, Kayo Ichiraku, Katsuhide Fujita, Sumio Iijima, Masako Yudasaka, Toshiya Okazaki
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 127 ページ: 93-101

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2017.10.085

    • 査読あり
  • [学会発表] Degradation of single-wall carbon nanotubes by lung macrophages of mouse in vivo2019

    • 著者名/発表者名
      Ying Xu, Minfang Zhang*, Mei Yang, Masako Yudasaka, Toshiya Okazaki
    • 学会等名
      第56回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン 総合シンポジウム
  • [学会発表] Simple Method for Removal of Carbon Nanomaterials from Wastewater by Using Hypochlorite2018

    • 著者名/発表者名
      Minfang Zhang, Yinmei Deng, Mei Yang, Hideaki Nakajima, Masako Yudasaka, Sumio Iijima & Toshiya Okazaki
    • 学会等名
      NT18
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamical Changes in Toxicity and Quantity of CNTs after Uptake by Macrophage2018

    • 著者名/発表者名
      Mei Yang, Minfang Zhang, Hideaki Nakajima, Masako Yudasaka, Sumio Iijima, Toshiya Okazaki
    • 学会等名
      NT18
    • 国際学会
  • [学会発表] Near-Infrared Photoluminescent Carbon Nanotubes for Imaging of Brown Adipose Tissue2018

    • 著者名/発表者名
      Masako Yudasaka, Yohei Yomogida, Minfang Zhang, Masako Nakahara, Norihiko Kobayashi, Takeshi Tanaka, Yuko Okamatsu-Ogura, Kumiko Saeki & Hiromichi Kataura
    • 学会等名
      NT18
    • 国際学会
  • [学会発表] Toxicity and Degradation of Carbon Nanotubes after Uptake by Macrophage2018

    • 著者名/発表者名
      Minfang Zhang, Mei Yang, Hideaki Nakajima, Masako Yudasaka,Sumio Iijima, Toshiya Okazaki
    • 学会等名
      2018 MRS Fall Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [産業財産権] カーボンナノ材料の処理方法2018

    • 発明者名
      張民芳、鄧引梅、楊梅、中島秀朗、岡崎俊也
    • 権利者名
      産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-114177

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公開日: 2019-12-27  

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