ナノカーボン物質と生体との相互作用機構の解明と生体機能材料への展開

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24592947
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 阿部 薫明 北海道大学, 歯学研究科(研究院), 助教 (40374566)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: ナノカーボンマテリアル / 生態適合性

研究実績の概要

本研究では、フラーレンやカーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴ）などの炭素系ナノ粒子のバイオ応用の可能性を検討する為に、まずナノカーボンの親水化処理を行い、その生体物質・細胞への影響を検討、また体内動態の可視化を試みた。
これまで共有結合を介したＣＮＴ表面へのカルボキシル基の提示を行ってきたが、今年度は新たに分子間相互作用を用いた修飾法についても検討し、分散性を向上させたＣＮＴ誘導体の簡便な作成に成功した。
ＣＮＴの表面性状の差異による生体分子との相互作用への影響について検討するため、親水化処理前後のＣＮＴ誘導体に対するタンパクの吸着挙動を検討した。表面電荷の異なる３種類（正・負に帯電、及び中性）のタンパクを、未修飾/カルボキシル化ＣＮＴ分散液へと添加したところ、その吸着挙動に違いがみられた。
ＣＮＴの生体内での分布をより簡便に可視化する手法として、顕微ラマン法を用いた臓器内に滞留しているＣＮＴの直接観察、と、ＣＮＴ誘導体表面への高輝度ユーロピウム錯体の化学修飾、を試みた。親水化ＣＮＴを投与したマウスの肺・肝臓を摘出し、その切片を顕微ラマン測定装置で観察することにより、ＣＮＴ由来のラマン信号の検出に成功した。ユーロピウム錯体修飾ＣＮＴの作成にも成功したが、現在のところ、生体内での検出に十分な発光量は得られていない。
また、カルボキシル化ＣＮＴを表面にアミノ基を提示したガラス基板へと結合させることにより、導電性透明基板の作成に成功している。この成果は、表面修飾ＣＮＴ誘導体の新たな応用展開を可能にするものである。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of remaining dentin thickness on microtensile bond strength of current adhesive systems. (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Ting, F. Pan, J. Fu , S. Kakuda, S. Hoshika, T. Ikeda, Y. Nakaoki, S. Abe, Y. Yohida H. Sano
  • 雑誌名: Dental Materials Journal 巻: 34 ページ: 181-188
  • DOI: 10.4012/dmj.2014-130
  • 査読あり
• [雑誌論文] Firm attachment of carboxylated multi-walled carbon nanotubes onto amino-functionalized glass surface through ionic interaction. (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Konno, S. Abe, T. Takada
  • 雑誌名: Tanso 巻: 266 ページ: 7-10
  • DOI: 10.7209/tanso.2015.7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scanning Electron Microscope Observation of Carbon Nanotubes with Room Temperature Ionic Liquids: Effect of Their Hydrophilicities. (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Hyono, S. Abe, K. Kawai, T. Yonezawa
  • 雑誌名: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 巻: in press ページ: in press
  • DOI: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cytocompatibility on HeLa cells under several nano-sized ceramics particles exposure. (2015)
  • 著者名/発表者名: E. Seitoku, S. Abe, T. Kusaka, S. Inoue, H. Sano Y. Yoshida
  • 雑誌名: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 巻: in press ページ: in press
  • DOI: in press
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Visualizing preparation using asymmetrical choline-like ionic liquids for SEM observation of non-conductive biological samples. (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Abe, A. Hyono, K. Kawai, T. Yonezawa
  • 雑誌名: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 巻: 14 ページ: 2620-2623
  • DOI: 10.1166/jnn.2014.8629
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Preparation and biocompatibilities of luminescent Eu-doped yttoria and titania nanoparticles. (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Abe, Y. Hamba, A. Hyono, S. Yamagata, M. Uo, J. Iida, T. Kiba, A. Murayama, T. Akasaka, F. Watari
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 122 ページ: 216-221
  • DOI: 10.2109/jcersj2.122.216
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photophysical properties and biocopatibility of photoluminescent Y2O3:Eu nanoparticles in PMMA matrix. (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Abe, Y. Hamba, N. Iwadera, S. Yamagata, Y. Yawaka, M. Uo, J.-i. Iida, T. Kiba, A. Murayama F. Watari
  • 雑誌名: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 巻: 14 ページ: 2891-2894
  • DOI: 10.1166/jnn.2014.8596
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Influence of surface properties on SEM observation for carbon nanotubes with pretreatment using Room Temperature Ionic Liquids. (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Abe, A. Hyono, T. Yonezawa
  • 雑誌名: Journal of Solution Chemistry 巻: 43 ページ: 1645-1654
  • DOI: 10.1007/s10953-014-0230-z
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simple and rapid conductive preparation of wet biological samples for SEM observation: Use of an asymmetrical choline-like room temperature ionic liquid as a visualizing agent. (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Abe, A. Hyono, K. Kawai, K. Nakamura, Y. Yawaka, Y. Yoshida, T. Yonezawa
  • 雑誌名: Nano Biomedicine 巻: 6 ページ: 41-46
  • DOI: 10.11344/nano.6.41
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Solvent stripping dynamics of lithium ion solvated by ethylene carbonates: A direct ab-initio molecular dynamics (AIMD) study. (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Tachikawa, S. Abe
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 巻: 120 ページ: 57-64
  • DOI: 10.1016/j.electacta.2013.12.054
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polyglycerol-coated nanodiamond as a macrophage-evading platform for selective drug delivery in cancer cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: L. Zhao, Y.-H. Xu, T. Akasaka, S. Abe, N. Komatsu, F. Watari, X. Chen
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 35 ページ: 5393-5406
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2014.03.041
  • 査読あり
• [雑誌論文] Platinum on Nanodiamond: A Promising Prodrug Conjugated with Stealth Polyglycerol, Targeting Peptide, and Acid-Responsive Antitumor Drug. (2014)
  • 著者名/発表者名: L. Zhao, Y.-H. Xu, H. Qin, S. Abe, T. Akasaka, T. Chano, F. Watari, T. Kimura, N. Komatsu, X. Chen
  • 雑誌名: Advanced Functional Materials 巻: 24 ページ: 5348-5357
  • DOI: 10.1002/adfm.201304298
  • 査読あり
• [雑誌論文] SEM observation of the live morphology of human red blood cells under high vacuum conditions using a novel RTIL. (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Hyono, T. Yonezawa, K. Kawai, S. Abe, M. Fujihara, H. Azuma, S. Wakamoto
  • 雑誌名: Surface and Interface Analysis 巻: 46 ページ: 425-428
  • DOI: 10.1002/sia.5471
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction of multi-walled carbon nanotubes with water-soluble proteins: effect of sidewall carboxylation. (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Takada, R. Kurosaki, Y. Konno, S. Abe
  • 雑誌名: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 巻: 14 ページ: 3216-3220
  • DOI: 10.1166/jnn.2014.8590
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bone enhancing effect of titanium-binding proteins isolated from bovine bone and implanted into rat calvaria with titanium scaffold. (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Kuboki, T. Furusawa, M. Sato, Y. Sun, H. Unuma, S. Abe, R. Fujisawa, T. Akasaka, F. Watari, H. Takita, R. Sammons
  • 雑誌名: Bio-Medical Materials and Engineering 巻: 24 ページ: 1539-1548
  • DOI: 10.3233/BME-140958
  • 査読あり
• [学会発表] Surface Modification Effect of Photoluminescent Ceramics Nanoparticles on their biocompatibility (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Abe, N. Kiyama, T. Kiba, A. Murayama, J. Iida, Y. Yoshida
  • 学会等名: ICNME 2014
  • 発表場所: Kobe International Conference Center (Kobe, JAPAN)
  • 年月日: 2014-12-17 – 2014-12-18
• [学会発表] Cytocompatibility of several nano-sized metal oxide particles (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Abe, E. Seitoku, H. Sano, and Y. Yoshida
  • 学会等名: AsiaNANO 2014
  • 発表場所: Ramada Plaza Jeju Hotel (Jeju, KOREA)
  • 年月日: 2014-10-26 – 2014-10-28
• [学会発表] イオン液体によるタンパク質保存液の試作：タンパク質の常温長期安定化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 阿部 薫明, 金子恒太郎, 河合功治, 赤坂司, 吉田 靖弘
  • 学会等名: 第64回日本歯科理工学会
  • 発表場所: アステールプラザ（広島県・広島市中区）
  • 年月日: 2014-10-04 – 2014-10-05
• [学会発表] Study of a solubility and long-term stability of several proteins in room temperature ionic liquids for a novel protein stock solution (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Abe, A. Hyono, N. Kaneko, K. Kaneko, K. Kawai, and Y. Yoshida
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市白石区）
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Preparation of higher order fullerene C60 aggregate “C60 nanowhisker”: In vivo and in silico study of C60-C60 interaction (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Abe, K. Yanai, I. Mukai, Y. Yoshida, and S. Sato
  • 学会等名: NanoKorea 2014
  • 発表場所: COEX (Seoul, KOREA)
  • 年月日: 2014-07-02 – 2014-07-04
• [学会発表] Study of a solubility and long-term stability of several proteins in room temperature ionic liquids for a novel protein stock solution (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Abe, A. Hyono, K. Kawai, K. Kaneko,and A. Yashita
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 横浜マリンメッセ（神奈川県・横浜市中区）
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27
• [学会発表] セラミックナノ粒子の細胞刺激性の検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 阿部薫明、岩寺信喜、半場悠介、山方 秀一、赤坂司、八若保孝、飯田順一郎、亘理文夫、古月文志
  • 学会等名: 第63回日本歯科理工学会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • 年月日: 2014-04-12 – 2014-04-13