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2014 年度 実施状況報告書

生体内分解可能なナノカーボンを用いた標的癌治療薬剤の創製

研究課題

研究課題/領域番号 25390024
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

張 民芳  独立行政法人産業技術総合研究所, ナノチューブ応用研究センター, 研究員 (60518330)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワードナノホーン / ナノカーボン / ナノチューブ / 生体内分解 / DDS
研究実績の概要

近年、カーボンナノチューブ(CNT)やナノホーン(CNH)などのナノカーボンを使用した医療応用研究が盛んになっている。しかし、ナノカーボンは毒性が低いものの、肝臓や脾臓などの組織に集積され易いことが分かっている。長期にわたって人体の健康を守ることが大前提になるため、実用化するには、ナノカーボンは組織内で分解、あるいは、体外へ排出が確認できなければならない。本年度は本研究テーマが計画通り進展し、培養細胞を用いて、CNHの免疫細胞内の分解状態を調べ、分解可能な量を明らかにしました。具体的に以下の研究成果を得られた。
1)CNHの細胞への取り込み量の測定方法の確定
細胞内で分解されたCNHの量を推定するためには、CNHの細胞内の取り込み量の測定方法を確定しなければならない。以前申請者らが開発した近赤外光吸収測定法を再度検討し、最適なプロセスを探索した。特に、コントロール細胞溶解液のバックグラウンドを最低値にするため、最適な溶解剤を選択し、溶解反応時間を確定した。
2)CNHの免疫細胞内分解可能性の解明
本研究では、マウスのマクロファージRAW264.7 細胞とヒト由来のTHP-1白血病細胞を用いて、CNHの細胞内での分解可能性を調べた。2種類の免疫細胞の培養液にCNHを添加し、細胞内CNH量の経時的な変化から、細胞内で分解されたCNHの量を確認した。その結果から、Raw 264.7とTHP-1細胞両方とも、10日で取り込まれたCNH量の約30%が分解されたことが分かった。また、CNHの細胞内分解メカニズムも調査した。マイクロファージ細胞はCNHの貪食により、活性酸素(ROS)を生成し、生成したROSはCNHの酸化分解を促進した。CNHを酸化分解することで、ROS量の上昇が抑制され、IL-6とTNF-αなどのサイトカインの放出もないことを確認した。

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

本年度は本研究テーマが計画通り進展している。二種類の細胞を用いたCNHの分解可能性を明らかにし、細胞内分解メカニズムも調べた。得られた結果を国際雑誌nanoscaleに掲載された。

今後の研究の推進方策

今後は予定通り、動物マウスの肝臓から、免疫細胞(クッパー細胞)を採取し、初代マクロファージ細胞内のCNH分解状態を調べ、細胞内の分解可能性を解明すると共に、細胞内分解性が高いCNHの構築を探索する。

次年度使用額が生じた理由

調達方法の工夫などにより、当初計画より経費の節約ができたため。

次年度使用額の使用計画

次年度の経費と合わせ、薬品の購入に使う予定。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Biodegradation of carbon nanohorns in macrophage cells2015

    • 著者名/発表者名
      Minfang Zhang, Mei Yang, Cyrill Bussy, Sumio Iijima, Kotas Kostarelos, Masako Yudasaka
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 7 ページ: 2834-2840

    • DOI

      10.1039/c4nr06175f

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Small-Sized Nano-Graphene Oxide Prepared from Carbon Nanohorns for Biological Application2015

    • 著者名/発表者名
      Minfang Zhang, Toshiya Okazaki, Yoho Iizumi, Keijiro Sakai, Eijiro Miyako, Sumio Iijima, Masako Yudasaka
    • 学会等名
      第2回ナノカーボンバイオシンポジウム
    • 発表場所
      東京大学 伊藤国際学術研究センター 伊藤謝恩ホール
    • 年月日
      2015-02-20 – 2015-02-20
  • [学会発表] Quantification of Whole Body and Excreted Carbon Nanohorns Intravenously Injected into Mice2014

    • 著者名/発表者名
      Minfang Zhang, Yoshio Tahara, Mei Yang, Xin Zhou, Sumio Iijima, Masako Yudasaka
    • 学会等名
      第1回ナノカーボンバイオシンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学 IB電子情報館
    • 年月日
      2014-09-02 – 2014-09-02
  • [学会発表] Application of Carbon Nanohorns in Nanomedicine2014

    • 著者名/発表者名
      M. Zhang, M. Yang, Y. Tahara, S. Iijima, M. Yudaska
    • 学会等名
      2014 E-MRS Spring Meeting
    • 発表場所
      Congress Center - Lille, France
    • 年月日
      2014-05-26 – 2014-05-30
    • 招待講演
  • [産業財産権] カーボンナノホーンによる酸化ナノグラフェンの作成方法2015

    • 発明者名
      張民芳、飯泉陽子、湯田坂雅子、岡崎俊也
    • 権利者名
      張民芳、飯泉陽子、湯田坂雅子、岡崎俊也
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2015-030979
    • 出願年月日
      2015-01-27

URL: 

公開日: 2016-05-27  

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