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2007 年度 実績報告書

親水性ナノカーボンの作成とその生体適合性・体内動態の検討

研究課題

研究課題/領域番号 19791419
研究機関北海道大学

研究代表者

阿部 薫明  北海道大学, 大学院・歯学研究科, 助教 (40374566)

キーワード歯科用材料・歯科理工学 / 体内動態
研究概要

本研究では、フラーレンやカーボンナノチューブ(以下、CNT)などの炭素系ナノ微粒子(ナノカーボン)の生体適合性の検討を行う為に、1)ナノカーボンの親水化処理、2)その体内動態の可視化を試みた。
平成19年度は、主にカーボンナノチューブへの親水性の付加と生体への投与条件について検討した。コハク酸過酸化物との反応によりCNT表面に多数のカルボン酸を提示させることに成功し、生体への投与の為の目標としていた、数百ppmの濃度での分散に成功した。
得られたCNT誘導体の水溶液(約500-900ppm)をマウス尾静脈より投与し、その後の経時観察を行った。投与後のマウスは、数週間の経過観察(最大4週間)中に、状態観察・体重推移などから対照群との顕著な差異は見られなかった。投与後一日および一週間のマウスから肺・肝臓を摘出し、透過型電子顕微鏡を用い観察したところ、各臓器へのCNT誘導体の到達・滞留が確認され、投与物質が血流に乗り各臓器へと到達している事が示唆された。次に、CNT表面に提示した官能基(カルボキシル基)を利用して、可視化の為に様々な化学種の修飾反応を試みた。この第二段階の化学修飾は親水性フラーレンの化学修飾にも応用可能である。また、体内動態可視化法の基礎検討として、無機粒子などの体内動態をMRI,ICP-AES,蛍光X線顕微鏡、蛍光顕微鏡を用いて観測に成功した。更にCNTなどナノカーボンの体内動態可視化のための分子設計のため、磁性物質(マンガンイオン(Mn^<2+>)とグラフェンシートとの相互作用の違いによる電子状態の変化を分子軌道計算により評価し、結合状態の違いがMR信号に及ぼす影響を理論的に予測した。その結果、結合サイトの違いにより、超微細結合定数が10-135mTまで大きく変化した。この結果はMn^<2+>を指標とする事によりナノカーボン中での結合の変化の捕捉が可能である事を示唆している。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] Behavior of in vitro, in vivo and internal motion of micro/nano particles of titanium, titanium oxides and others2008

    • 著者名/発表者名
      F. Watari, S. Abe, C. Koyama, A. Yokoyama, T. Akasaka, M. Uo, M. Matsuoka, Y. Totsuka, M. Esaki, M. Morita, and T. Yonezawa
    • 雑誌名

      J. Ceram. Soc. Jpn 116

      ページ: 1-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ab-initio calculations on the structures and electronic states of dimethylsulfide-water clusters2008

    • 著者名/発表者名
      Shigeaki Abe, Takahiro Fukuzumi, and Hiroto Tachi kawa
    • 雑誌名

      Synth. React. Inorg. Met.-Org. Nano-Metal Chem 38

      ページ: 105-110

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reaction dynamics following electron capture of chlorofluor ocarbon adsorbed on water cluster: A direct density functional theory molecular dynamics study2007

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Tachikawa and Shigeaki Abe
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys 126

      ページ: 194310-194319

    • 査読あり
  • [学会発表] マウス体内での有機・無機粒子の体内循環挙動の追跡2008

    • 著者名/発表者名
      阿部薫明、小山千佳、江崎光恵、IosifRosca、赤坂司、宇尾基弘、森田学、久保木芳徳、亘理文夫
    • 学会等名
      第20回代用臓器・再生医学研究会
    • 発表場所
      札幌市・北海道大学
    • 年月日
      2008-02-02
  • [学会発表] カーボンナノ材料と金属イオン(Mn^<2+>)との相互作用に関する理論的研究2008

    • 著者名/発表者名
      阿部薫明、亘理文夫、田地川浩人
    • 学会等名
      北海道支部2008年冬季研究発表会
    • 発表場所
      札幌市・北海道大学
    • 年月日
      2008-01-30
  • [学会発表] 各種マイクロ・ナノ粒子の生体内での分布状態の追跡とその可視化2007

    • 著者名/発表者名
      阿部薫明、小山千佳、江崎光恵、IosifRosca、赤坂司、宇尾基弘、森田学、久保木芳徳、亘理文夫
    • 学会等名
      第5回「ナノトキシコロジーアセスと微粒子・ナノチューブのバイオ応用」研究会
    • 発表場所
      名古屋市・(財)ファインセラミックセンター
    • 年月日
      2007-12-18
  • [学会発表] 有機・無機微粒子の体内動態イメージング法の検討2007

    • 著者名/発表者名
      阿部薫明、小山千佳、IosifRosca、赤坂司、宇尾基弘、久保木芳徳、亘理文夫
    • 学会等名
      第29回日本バイオマテリアル学会
    • 発表場所
      豊中市・千里ライフサイエンスセンター
    • 年月日
      2007-11-27
  • [学会発表] Visualization of distribution of inorganic micro/nano particlesin mice using X-ray scanning electronic microscope.2007

    • 著者名/発表者名
      Shigeaki Abe, Chika Koyama, Tsukasa Akasaka, Motohiro Uo, Yoshinori Kuboki, Fumio Watari
    • 学会等名
      International Dental Materials Congress 2007
    • 発表場所
      バンコク市・The imperial Queen's Park Hotel
    • 年月日
      2007-11-24
  • [学会発表] Determination of administered magnetite nanoparticles inmice: Magnetic resonance imaging and X-ray scanning electronic microscope.2007

    • 著者名/発表者名
      Mitsue Esaki, Shigeaki Abe, Ikuhiro Kida, Tsukasa Akasaka, Motohiro Uo, Yoshinori Kuboki, Fumio Watari
    • 学会等名
      International Dental Materials Congress 2007
    • 発表場所
      バンコク市・The imperial Queen's Park Hotel
    • 年月日
      2007-11-24
  • [学会発表] マウスに投与したマイクロ・ナノ微粒子の体内動態の可視化法の開発2007

    • 著者名/発表者名
      阿部薫明、小山千佳、IosifRosca、赤坂司、宇尾基弘、古月文志、久保木芳徳、亘理文夫
    • 学会等名
      第4回「ナノトキシコロジーアセスと微粒子・ナノチューブのバイオ応用」研究会
    • 発表場所
      東京都・タワーホール船堀
    • 年月日
      2007-08-01
  • [学会発表] 各種金属微粒子の体内動態のイメージング2007

    • 著者名/発表者名
      阿部薫明、赤坂司、宇尾基弘、久保木芳徳、亘理文夫
    • 学会等名
      平成19年度春期第49回日本歯科理工学会学術講演会
    • 発表場所
      札幌市・札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2007-05-13

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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