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2013 年度 実績報告書

金ナノ粒子をプローブとして用いるImaging-mass分析システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 25288066
研究種目

基盤研究(B)

研究機関鹿児島大学

研究代表者

新留 康郎  鹿児島大学, 理工学研究科, 准教授 (50264081)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードナノ材料 / ナノバイオ
研究概要

組織切片からの金クラスターの脱出限界を明らかにするためにの、基板に金ナノロッドを固定し、基板上に置いた組織切片の厚みと、レーザー強度を変えて脱離イオンの検出効率を評価した。その上に樹脂包埋した組織切片(厚さ10 micron)を置いた場合でも金クラスターを検出できることが確認した。このデータはその後の組織切片を作製する際に、その厚さや後処理方法を決定する際の重要な情報になった。
金ナノロッドを血中投与し、各臓器の組織切片から金クラスターが検出できるかどうかを調べた。さらに金の分布のmass-imagingを行い、組織レベルで金ナノ粒子の分布を明らかにした。ICP-MSを併用して、金ナノ粒子のin vivo用プローブ粒子としての適性を検討した。一連の研究結果は金ナノロッドが血中から肝臓に移行し蓄積するという従来の知見に一致する結果を示した。また、腎臓や肺などICP-MSで金が観察されない臓器からは金のシグナルは観察されなかった。
さらに、腫瘍への金ナノロッドのターゲティングについてmass-imagingを用いた評価を行った。金ナノ粒子表面をPEG鎖で修飾し、担癌マウスに静脈投与し、腫瘍組織内でどのように分布するかをmass-imagingによって明らかにした。一連の結果は金ナノロッドが腫瘍部位にゆっくりと蓄積する様子を示し、従来のICP-MSの知見と一致した。
一連の結果は、mass-imaging法による金ナノ粒子のマッピングが可能であることを明確に示した。現在学術論文として投稿準備中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

従来のICP-MSなどによる金ナノ粒子の体内動態と整合する結果が得られた。担癌マウスの実験も予定通り実施し、その結果も大変合理的なものであった。申請時の計画のほとんどを実施し、実現することができた。ただし、組織の免疫染色の結果と金の分布との相関は必ずしも明確ではなかった。また、研究代表者の所属研究機関の移動もあり、金ナノロッドへの抗体の固定については十分な予備実験を行うマンパワーの余裕が無かった。以上のことより、本研究は概ね順調に進展していると評価する。

今後の研究の推進方策

今後は、抗体修飾金ナノ粒子を用いて組織切片を染色し、その分布をImaging-massによって明らかにする研究を最優先に実施する。免疫染色のノウハウは良く学習し、熟練者にそのノウハウを学びたい。さらに、組織切片中からの高効率な金クラスターの脱離イオン化を実現するために、金ナノ粒子のサイズ・形状・凝集状態を最適化する。
また、マウスを用いた実験の再現性を確認することも必要な課題の一つである。昨年度と全く同じ実験に加えて、各種表面修飾と体内分布を正確に明らかにする。動物実験のエキスパートである熊本大学新留琢郎教授を研究分担者に迎えて、効率的な実験計画を立案し、迅速に研究を推進する。
合金化あるいはサイズを変えることにより同時に複数のタンパク質を識別する「多色化」が当初計画に挙げられているが、これまでの成果を踏まえて、凝集状態を制御することにより、金クラスターイオンを選択的に脱離イオン化させることの可能性を検討する。金だけを用いた多色化に成功すれば学術的にも応用的にも大きなイパクトを、この研究フィールドに与えることができるであろう。
本年度は学生2名を本研究に充当し、積極的に研究を推進する。

次年度の研究費の使用計画

研究代表者の所属研究機関移動に伴い、研究に必要な計測機器・物品に大幅な見直しが必要であった。移籍先の実験室環境と共有機器の実情が良くわからなかったため、26年度以降の研究推進に必要な機器や薬品・物品の購入に充てるために25年度の支出を抑制したことが次年度使用額が生じた理由である。
当座の高額機器の手配は必要ないことがわかったので、研究費は実験環境の整備と研究に必要な抗体などの購入に充当する。一般試薬やガラス器具など汎用の機器を一通り調達する必要がある。さらに、抗体は高価ではあるが、実験条件の最適化に必要な十分な量の抗体を購入する。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (14件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Imaging Mass Spectrometry of Intravenously Injected Gold Nanorods in Mice2014

    • 著者名/発表者名
      Masanori Fujii, Naotoshi Nakashima, Takuro Niidome, and Yasuro Niidome
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 43 ページ: 131-133

    • DOI

      10.1246/cl.130864

    • 査読あり
  • [雑誌論文] CW/pulsed NIR irradiation of gold nanorods: effect on transdermal protein delivery mediated by photothermal ablation2013

    • 著者名/発表者名
      Hengmin Tang, Hiroaki Kobayashi, Yasuro Niidome, Takeshi Mori, Yoshiki Katayama, and Takuro Niidome
    • 雑誌名

      Journal of Controlled Release

      巻: 171 ページ: 178-183

    • DOI

      10.1016/j.jconrel.2013.07.003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spontaneous Temperature Control Using Reversible Spectroscopic Responses of PNIPAM-coated Gold Nanorod2013

    • 著者名/発表者名
      Kohei Shimoda, Tsuyohiko Fujigaya, Naotoshi Nakashima, and Yasuro Niidome
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 42 ページ: 1247-1249

    • DOI

      10.1246/cl.130457

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical Oxidation of Silver Shells on Gold Nanorods in Potassium Chloride and Phosphate Buffer Solutions2013

    • 著者名/発表者名
      Yuki Hamasaki, Naotoshi Nakashima, Yasuro Niidome
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 42 ページ: 1093-1095

    • DOI

      10.1246/cl.130350

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Anions on Electrochemical Reactions of Silver Shells on Gold Nanorods2013

    • 著者名/発表者名
      Yuki Hamasaki, Naotoshi Nakashima, Yasuro Niidome
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 117 ページ: 2521-2530

    • DOI

      10.1021/jp306469s

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of Defocus Images of a Single Metal Nanorod2013

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Motegi, Hideki Nabika, Yasuro Niiodme, Kei Murakoshi
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 117 ページ: 2535-2540

    • DOI

      10.1021/jp3065008

    • 査読あり
  • [学会発表] 金ナノロッド上に析出した銀シェルの電気化学的形状変化2014

    • 著者名/発表者名
      濱崎 祐樹、中嶋 直敏、新留 康郎
    • 学会等名
      第94回日本化学会春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      20140327-20140327
  • [学会発表] Exchanges of sodium cholate and DNAs with different chain length on single-walled carbon nanotubes2013

    • 著者名/発表者名
      Ayaka Inoue、Yasuro Niidome、Naotoshi Nakashima
    • 学会等名
      The 4th Asian Symposium on Advanced Materials (ASAM-4)
    • 発表場所
      台北、台湾
    • 年月日
      20131024-20131024
  • [学会発表] Aggregates of metal nanoparticles for efficient laser-induced desorption/ionization processes2013

    • 著者名/発表者名
      Masanori Fujii、Naotoshi Nakashima、Yasuro Niidome
    • 学会等名
      The 4th Asian Symposium on Advanced Materials (ASAM-4)
    • 発表場所
      台北、台湾
    • 年月日
      20131023-20131023
  • [学会発表] Silver-Shelled Gold Nanorods Standing on an ITO Plate2013

    • 著者名/発表者名
      Yasuro Niidome
    • 学会等名
      The 4th Asian Symposium on Advanced Materials (ASAM-4)
    • 発表場所
      台北、台湾
    • 年月日
      20131023-20131023
  • [学会発表] カーボンナノチューブ表面におけるコール酸ナトリウムとオリゴDNAの置換反応の熱力学的解析2013

    • 著者名/発表者名
      井上 彩花、加藤 雄一、新留 康郎、中嶋 直敏
    • 学会等名
      第64回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      20130920-20130920
  • [学会発表] 電気化学的酸化における銀シェル金ナノロッドの形状変化プロセスの解明2013

    • 著者名/発表者名
      濱崎 祐樹、中嶋 直敏、新留 康郎
    • 学会等名
      第64回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      20130920-20130920
  • [学会発表] ITO基板上で配向・凝集した銀シェル金ナノロッドの分光特性2013

    • 著者名/発表者名
      新留 康郎、濱崎 祐樹、鶴 由貴子、中嶋 直敏
    • 学会等名
      第64回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      20130919-20130919
  • [学会発表] Effects of Anions on Oxidation of Au-Ag Core-Shell Nanorods2013

    • 著者名/発表者名
      Yuki Hamasaki、Naotoshi Nakashima、Yasuro Niidome
    • 学会等名
      JSAP-OSA Joint Symposia 2013 (The 74th JSAP Autumn Meeting 2013)
    • 発表場所
      同志社大学
    • 年月日
      20130919-20130919
  • [学会発表] 金属ナノ粒子の凝集状態がレーザー誘起脱離イオン化に与える影響2013

    • 著者名/発表者名
      藤井 政徳、中嶋 直敏、新留 康郎
    • 学会等名
      第64回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      20130913-20130913
  • [学会発表] Spectroscopy of Silver-Shelled Gold Nanorods Standing on an ITO Plate2013

    • 著者名/発表者名
      Yasuro Niidome、Yukiko Tsuru、Naotoshi Nakashima
    • 学会等名
      Seventh International Conferenece on Advanved Vibrational Spectroscopy (ICAVS-6)
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      20130829-20130829
  • [学会発表] 単層カーボンナノチューブ上でのコール酸ナトリウムと DNA の置換反応に対する熱力学的解析2013

    • 著者名/発表者名
      新留 康郎、濱崎 祐樹、鶴 由貴子、中嶋 直敏
    • 学会等名
      ナノ学会第11回大会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      20130608-20130608
  • [学会発表] 銀シェル金ナノロッドの溶解析出に与えるアニオンの影響2013

    • 著者名/発表者名
      濱崎 祐樹、中嶋 直敏、新留 康郎
    • 学会等名
      第73回分析化学討論会
    • 発表場所
      北大函館キャンパス
    • 年月日
      20130519-20130519
  • [学会発表] 異方性金属ナノ粒子の凝集状態とSALDI脱離イオン化の相関2013

    • 著者名/発表者名
      藤井 政徳、中嶋 直敏、新留 康郎
    • 学会等名
      第73回分析化学討論会
    • 発表場所
      北大函館キャンパス
    • 年月日
      20130519-20130519
  • [学会発表] 酵素反応を用いた銀シェル金ナノロッドの酸化制御2013

    • 著者名/発表者名
      新留 康郎、鶴 由貴子、木谷 綾花、中嶋 直敏
    • 学会等名
      第73回分析化学討論会
    • 発表場所
      北大函館キャンパス
    • 年月日
      20130519-20130519
  • [産業財産権] ナノ粒子脱離イオンプローブ質量分析2013

    • 発明者名
      新留康郎
    • 権利者名
      新留康郎
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2013-126186
    • 出願年月日
      2013-06-15

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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