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2012 年度 実績報告書

ナノ粒子の生体影響に関する単一粒子・単一細胞レベルの基礎的研究

研究課題

研究課題/領域番号 22686072
研究機関京都大学

研究代表者

新戸 浩幸  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (80324656)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワードナノ粒子 / 表面官能基 / 接着性動物細胞 / 浮遊性動物細胞 / 赤血球 / 膜損傷 / 付着 / 飲食作用
研究概要

工業製品や化粧品などに利用されているナノ粒子の生体影響(ナノリスク)が、社会的に問題視されつつある。本研究では、無機酸化物ナノ粒子と培養細胞を用いて単一粒子・単一細胞レベルの基礎的かつ系統的な実験を行い、ナノ粒子の「サイズ、表面特性」が「細胞への付着・脱着、摂取・排出、毒性」にどのように影響するかを、コロイド科学と細胞生物学の双方の視点から検討した。具体的には、無機酸化物ナノ粒子のモデル粒子として、現在産業的に大量に使用されているシリカ粒子を用いた。接着性動物細胞(B16F10)、浮遊性動物細胞(Jurkat)、赤血球に対して、様々な条件のもとでシリカ粒子を曝露し、シリカ粒子が細胞膜の損傷に与える影響について検討した。その結果、以下の3点が明らかとなった。
1)細胞種に依らず、シリカ粒子由来の細胞膜損傷性は、粒子の総表面積が大きいほど高くなった。この結果から、膜損傷性はシラノール基数に依存すると考えられる。
2)細胞種に依らず、膜損傷性は、曝露温度(4~37℃)が高いほど高くなった。この結果から、膜損傷性は膜流動性や膜弾性に依存していると考えられる。
3)細胞種に依らず、粒子が懸濁されている培養溶液への血清の添加により、膜損傷性が低くなった。様々な血清濃度における粒子の流体力学的直径などの測定結果から、血清による膜損傷性の低減は、血清が粒子を被覆することで細胞との相互作用を低減することに由来すると考えられる。
4)無修飾のシリカ粒子の場合と異なり、化学的に表面修飾されたシリカ粒子の細胞毒性(溶血性)は、細胞種に依存した。
以上の結果により、シリカ粒子由来の膜損傷性は粒子表面と細胞膜表面による相互作用によって発現している可能性を示した。

現在までの達成度 (区分)
理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Effect of Interfacial Serum Proteins on Melanoma Cell Adhesion to Biodegradable Poly(L-Lactic Acid)Microspheres Coated with Hydroxyapatite2013

    • 著者名/発表者名
      H. Shinto, T. Hirata, T. Fukasawa, S. Fujii, H. Maeda, M. Okada, Y. Nakamura, T. Furuzono
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces B: Biointerfaces

      巻: 108 ページ: 8-15

    • DOI

      doi:10.1016/j.colsurfb.2013.02.021

    • URL

      http://hdl.handle.net/2433/173348

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adhesion of Melanoma Cells to the Microsphere Surface is Reduced by Exposure to Nanoparticles2012

    • 著者名/発表者名
      H. Shinto, Y. Ohta, T. Fukasawa
    • 雑誌名

      Advanced Powder Technology

      巻: 23 ページ: 693-699

    • DOI

      doi:10.1016/j.apt.2012.05.004

    • URL

      http://hdl.handle.net/2433/160280

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adhesion of Melanoma Cells to the Surfaces of Microspheres Studied by Atomic Force Microscopy2012

    • 著者名/発表者名
      H. Shinto, Y. Ohta, T. Fukasawa
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces B: Biointerfaces

      巻: 91 ページ: 114-121

    • DOI

      doi:10.1016/j.colsurfb.2011.10.060

    • URL

      http://hdl.handle.net/2433/152876

    • 査読あり
  • [学会発表] 微粒子の生体膜への付着と膜損傷2012

    • 著者名/発表者名
      新戸 浩幸
    • 学会等名
      粉体工学会2012年度春期研究発表会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20120523-20120523
    • 招待講演
  • [学会発表] 赤血球をモデルとしたナノ粒子由来の細胞毒性評価2012

    • 著者名/発表者名
      吉末 幸祐, 深澤 智典, 新戸 浩幸
    • 学会等名
      粉体工学会2012年度春期研究発表会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20120523-20120523
  • [学会発表] ナノ粒子の生体膜への付着と膜損傷2012

    • 著者名/発表者名
      新戸浩幸
    • 学会等名
      粉体技術セミナー「ナノ粒子のリスクとその対策」
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2012-12-14
  • [学会発表] ナノ粒子への曝露によるメラノーマ細胞の接着力の変化2012

    • 著者名/発表者名
      新戸浩幸, 太田善規, 深澤智典
    • 学会等名
      第50回粉体に関する討論会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2012-10-31

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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