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2023 年度 実施状況報告書

ナノ物質の形状分級マススペクトメトリーの確立とナノ毒性学への応用

研究課題

研究課題/領域番号 22K15260
研究機関千葉大学

研究代表者

田中 佑樹  千葉大学, 大学院薬学研究院, 助教 (50824041)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワードナノ物質 / ICP-MS / フィールド・フロー・フラクショネーション
研究実績の概要

昨年度までに実施したシリカナノ粒子のサイズ分級と培養細胞による取り込みを評価した実験の結果は国際学術誌(Archives of Toxicology)に投稿し、掲載された。
今年度は非対称フロー型のフィールド・フロー・フラクショネーション(AF4)とICP質量分析計(ICP-MS)を組み合わせたAF4-ICP-MSによる、ナノ粒子の形状分級を試みた。同体積で形状の異なる金ナノ粒子、ナノプレート、ナノロッドを用意し、分離を試みたが、AF4では拡散係数の差異が小さく分離して検出することが難しかった。一方、一粒子ごとに分析を行うsingle particle ICP-MS(spICP-MS)法を適用したところ、同体積のため差異が見られないと想定されたナノ粒子、ナノプレート、ナノロッドにおいて信号強度が大きく異なり形状の識別が可能であることが示唆された。この結果は、形状の違うナノ粒子のICPにおけるイオン化効率が異なっていることに由来すると考えられた。
また、AF4-ICP-MSを用いて、培養細胞が亜セレン酸と塩化水銀から生合成するセレン化水銀(HgSe)のバイオジェニックナノ粒子の測定を試みた。培養時間の増加とともに直径200nm以下のHgSeナノ粒子の合成量が増加することが明らかになった。また、HgSeを含むcell lysateをプロテアーゼ処理すると、10~100nmの粒子の形成が見られたことから、細胞内のHgSeバイオジェニックナノ粒子はリソソーム内でHgSeコロイドが結合したタンパク質が分解されることで生じる可能性が示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

初年度に引き続き、学会発表による成果の発信を行い、これまでの成果を学術雑誌に投稿することができた。サイズ分級については、当初の計画では難しいことが示唆されたが、代替法としてspICP-MSが有効であることを示した。AF4-ICP-MSによるサイズ分級について、分離チャネルの種類を変更して実施することも可能であると考えたが、機器(チャネル)の準備に時間を要し、具体的な検討は実施できなかった。

今後の研究の推進方策

AF4のマイクロチャネルを用意することができたので、従来の分離チャネルとの比較を行いながら、再度、金ナノ粒子の形状分級について検討する。また、結晶系(二酸化チタンのルチル型、アナターゼ型)ごとに分級し、測定する方法を検討する。さらに応用研究として、酸化鉄ナノ粒子のサイズ分級を行い、酸化鉄ナノ粒子を含む医薬品(肝臓のMRI造影剤リゾビスト)について粒径やイオン含有量など品質に係る物性評価を行う。上記の二酸化チタン、金、酸化鉄について培養細胞を用いてサイズ、形状、結晶系ごとの取り込み効率の測定と毒性学的な検査を組み合わせた評価を実施する。

次年度使用額が生じた理由

AF4-ICP-MSを用いて金ナノ粒子の形状分級を実施する予定であったが、研究を実施していく中で困難であることが判明した。従来の分離チャネルよりも分離能の向上が期待されるマイクロチャネルを手配することにしたが、 輸入に日数を要し年度内に手配できなかったためこの分が未使用額となり、次年度の当該物品支払いに充てる。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Quantitative determination of the intracellular uptake of silica nanoparticles using asymmetric flow field flow fractionation coupled with ICP mass spectrometry and their cytotoxicity in HepG2 cells2024

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Yu-ki、Ogra Yasumitsu
    • 雑誌名

      Archives of Toxicology

      巻: 98 ページ: 769~777

    • DOI

      10.1007/s00204-023-03672-4

    • 査読あり
  • [学会発表] フィールドフローフラクショネーションICP質量分析計によるナノマテリアル計測と毒性学及び医薬品レギュラトリーサイエンスに向けた応用2023

    • 著者名/発表者名
      田中佑樹、長谷川紗名、小椋康光
    • 学会等名
      メタルバイオサイエンス研究会2023
    • 招待講演
  • [学会発表] Critical role of sulfane sulfur species in the formation of elemental tellurium nanorods in mammalian culture cells2023

    • 著者名/発表者名
      Yu-ki Tanaka, Hiroki Yanagi, Yasunori Fukumoto, Yasumitsu Ogra
    • 学会等名
      The 10th International Congress of Asian Society of Toxicology
    • 国際学会
  • [図書] 不純物の分析法と化学物質の取り扱い「第10節医薬品製剤中の元素不純物管理における水銀の分析法とスペシエーションの重要性」2024

    • 著者名/発表者名
      小椋康光、鈴木紀行、田中佑樹
    • 総ページ数
      599
    • 出版者
      株式会社 情報技術協会

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公開日: 2024-12-25  

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