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2020 年度 実績報告書

光音響イメージングに必須の近赤外蛍光色素複合化ベタイン型ポリマープローブの創製

研究課題

研究課題/領域番号 18K05353
研究機関京都大学

研究代表者

近藤 輝幸  京都大学, 工学研究科, 教授 (20211914)

研究分担者 山田 久嗣  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(生物資源産業学域), 講師 (80512764)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード光音響イメージング / 高分子プローブ / 近赤外蛍光色素 / ナノ粒子 / 活性酸素種 / ベタイン / ホスホリルコリン
研究実績の概要

光音響(PA)分子プローブとして、細胞膜脂質の構成成分の一部であるホスホリルコリン骨格の重合体である双極性ホスホリルコリンポリマー(PMPC)の末端C=C結合に親水性に優れた近赤外蛍光色素(800RS)を導入した800RS-PMPCを合成した。動的光散乱(DLS)法と透過型電子顕微鏡(TEM)、および水晶発信子マイクロバランス(QCM)法を用い、800RS-PMPC プローブの分子サイズ(粒子径)と血中タンパク質(ウシ血清アルブミン)への結合能を評価した結果、EPR 効果(Enhanced Permeability and Retention Effect)の発現に適したコンパクトな分子サイズ(約 14 nm)と優れた生体適合性を有することが明らかになった。
続いて、マウス大腸癌細胞(Colon 26)をマウス右大腿部の皮下深部(6 mm)に微小担癌したマウスに、800RS-PMPCプローブを尾静脈投与し、投与2日後に小動物用の光音響画像化装置を用いてPA画像化を行った。その結果、(1)800RS-PMPCプローブが癌に選択的かつ効率良く集積していること、(2)内在するヘモグロビン由来のノイズを無視できる画像化条件においてプローブが集積した癌の表面部分がホットスポットとして観測可能であり、癌の大きさ、形状、位置、表面部分の明瞭なPA画像化に成功した。さらに、この画像を三次元解析した結果、PA 画像化された腫瘍組織の「大きさと楕円形の形状(6 × 3 × 3 mm3)」、「皮下からの深さ(6 mm の位置)」は、臨床で使用されているMRI画像化による腫瘍の「大きさ」、「形状」、「位置」と極めて良く一致していた。
さらに、本プローブの急性毒性はなく(投与時の痙攣、肺塞栓等による死亡はゼロ)、投与濃度における細胞毒性も全く観察されなかった。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Vienna(オーストリア)

    • 国名
      オーストリア
    • 外国機関名
      University of Vienna
  • [雑誌論文] Phosphonated mesoporous silica nanoparticles bearing ruthenium complexes used as molecular probes for tracking oxygen levels in cells and tissues2021

    • 著者名/発表者名
      Umehara Yui、Kimura Yu、Kleitz Freddy、Nishihara Tatsuya、Kondo Teruyuki、Tanabe Kazuhito
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 11 ページ: 5865~5873

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Photoacoustic in vivo 3D imaging of tumor using a highly tumor-targeting probe under high-threshold conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Yamada Hisatsugu、Matsumoto Natsuki、Komaki Takanori、Konishi Hiroaki、Kimura Yu、Son Aoi、Imai Hirohiko、Matsuda Tetsuya、Aoyama Yasuhiro、Kondo Teruyuki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: 19363

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ruthenium: Organometallic Chemistry2020

    • 著者名/発表者名
      Kondo Teruyuki
    • 雑誌名

      Encyclopedia of Inorganic and Bioinorganic Chemistry

      巻: eibc0193.pub2 ページ: 1~42

    • 査読あり
  • [学会発表] マクロファージイメージングに有効なガドリニウム含有ナノ 粒子の合成と機能評価2021

    • 著者名/発表者名
      前田遼介、木村 祐、今井宏彦、近藤輝幸
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] ICGを導入したジルコニアナノ粒子の合成と評価2021

    • 著者名/発表者名
      潘 明、三浦理沙子、木村 祐、近藤輝幸
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] Facile synthesis of indeno[1,2-c]isoquinolines by rhodium(III)-catalyzed cyclocondensation of benzamides with diazo compounds via catalytic cleavage of C-H bond followed by cyclization2021

    • 著者名/発表者名
      Dongyoung Kim, Risako Miura, Yu Kimura, Teruyuki Kondo
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] 化学交換飽和移動(CEST)MRIに有効な新規ホスホリルセ リンポリマープローブ2021

    • 著者名/発表者名
      村上知広、山田久嗣、今井宏彦、青山安宏、木村 祐、近藤輝幸
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
  • [学会発表] 蛍光/光音響イメージングに有効な近赤外蛍光色素導入ポリマーナノ粒子プローブの開発2020

    • 著者名/発表者名
      近藤輝幸、松本夏季、小西宏樹、小巻尚紀、木村 祐、山田久嗣、青山安宏
    • 学会等名
      一般財団法人 有機合成化学研究所講演会(第35回)・会員企業の技術紹介(WEB配信)
    • 招待講演
  • [学会発表] ICG および ICG 誘導体を利用した腫瘍の蛍光/光音響イメージング2020

    • 著者名/発表者名
      近藤輝幸
    • 学会等名
      2020年度 オンライン異分野交流会 Web de マッチング(第1回)臨床×工学
    • 招待講演
  • [備考] 京都大学 大学院工学研究科 物質エネルギー化学専攻 基礎物質化学講座 先端医工学分野(近藤研究室)

    • URL

      https://www.abe.ehcc.kyoto-u.ac.jp/

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公開日: 2021-12-27  

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