2012 Fiscal Year Annual Research Report
Function Exploration of Nano-Fusion Molecular Assemblies for Biomedical Applications
| Project Area | Fusion Materials: Creative Development of Materials and Exploration of Their Function through Molecular Control |
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| Project/Area Number |
22107011
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
片桐 清文 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30432248)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
冨田 恒之 東海大学, 理学部, 講師 (00419235)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ハイブリッド材料 / 機能性高分子 / 融合マテリアル / 自己組織化 / ナノバイオ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 分子制御に基づくアップコンバージョン(UPC)ナノ粒子の開発
生体組織への透過性が高い近赤外光を励起光源とするアップコンバージョン(UPC)蛍光体がバイオイメージングなど、バイオメディカル分野で注目を集めている。本研究課題では近赤外光による光線力学療法への応用に向け、UPCナノ粒子と光感受性物質をナノレベルで融合した材料の開発を行っている。前年度までに脂質膜修飾NaYF4:Er,Ybナノ粒子を開発した。本年度はこれら粒子の脂質膜部分の疎水場に光感受性物質であるC70フラーレンを導入することを試みた。その結果、C70－シクロデキストリン錯体を用いた交換反応でC70の導入に成功した。またフッ素を含まない、酸化物UPC蛍光体の蛍光増強について検討した。錯体重合法による並列合成スキームを利用し、CeO2:Er,Yb系蛍光体においてSi添加によってUPC蛍光が大幅に増大することを見出した。
2. 多糖ナノゲル－酸化鉄ナノ粒子ハイブリッドの合成とバイオ応用
酸化鉄ナノ粒子はMRIのT2造影剤やガン温熱療法といったバイオメディカル分野への応用が期待されている。 しかしながら、分散性などでの課題もある。そこで、ここでは多糖ナノゲルとハイブリッド化したナノ粒子の作製を行った。まず、ナノゲルを反応場として、その内部で酸化鉄を析出させる方法に取り組んだ。その結果、酸化鉄の前駆体として塩化鉄を用い、塩基をしてアンモニアを用いることでナノゲル内部で酸化鉄を析出させることに成功した。得られた複合体は生体類似環境で極めて安定で、凍結乾燥させたものの再分散性も良好であった。また、予め、水熱合成によって作製したオレイン酸修飾酸化鉄ナノ粒子をナノゲルに複合化する手法についても検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成24年度の計画では、具体的な項目として、まず「脂質膜修飾アップコンバージョン(UPC)蛍光ナノ粒子への光感受性物質の導入と光線力学活性評価」に取り組んだ。研究代表者は、前年度までに開発した疎水基被覆UPCナノ粒子の脂質膜修飾法を改良した。さらに、それへの光感受性物質について、フラーレン－シクロデキストリン錯体を用いて、交換反応によって複合粒子の疎水場にC70フラーレンを導入することににも成功した。近赤外光照射によるUPCナノ粒子から光感受性物質への励起エネルギー移動とそれに基づく一重項酸素発生の実験も着実に進んでおり、計画は予定通り達成されている。次に領域内での共同研究として、「多糖ナノゲル－無機ナノ粒子ハイブリッドのバイオメディカル応用」に取り組んだ。この研究では、すでにバイオメディカル分野で、ドラッグデリバリーなどについての応用が見込まれている多能ナノゲルに、機能性無機ナノ粒子を複合化することで、新たな機能の付与を行うものであるが、MRI造影剤やがん温熱療法用薬剤として期待される酸化鉄を複合化できることを見出しており、順調に成果が得られている。また、当初研究計画には挙げていなかった研究についても、領域全体会議等における計画研究・公募研究に参画する研究者とのディスカッションに基づいて共同研究を実施し、すでに多くの成果をあげている。これまでにA01班垣花グループとの共同研究では、水溶性チタン錯体を用いて、二酸化チタンの結晶相とマクロ形態の同時制御について成果を挙げている。その他にも、領域内での共同研究がいくつか進行中であり、当初計画した以上の成果を達成することができている。平成２４年度に実施された領域の中間評価においてもA+と非常に高い評価を得ており、研究課題全体として、当初の計画以上に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題は研究計画調書に記載された計画を極めて順調に達成しており、研究計画・方法、設備及び主な研究経費等について大きな変更は必要としていない。当初の計画にある博士研究員の雇用については、適任となる人材が見つからなかったため、現時点で雇用していないが、引き続き募集している。これに伴った小さな変更としては、より適任な人材の確保のため、平成25年度以降は選考する対象を博士研究員としてのみでなく技術補佐員も含める点がある。研究の実施については、継続申請の際に記載したとおりの計画に基づいて実施していく予定である。
また、これまでに領域内の共同研究を通じて、当初の計画以上の成果を挙げることができていることから、今後も計画研究ならびに公募研究の研究者との共同研究を積極的に推進する予定である。そのため、当初の計画は着実に履行しつつ、共同研究等でより優れた成果が期待できる場合には、その研究に注力できるように弾力的に計画・設備等を運用していく予定である。特に中間評価で共同研究の推進をさらに推し進めることを期待する旨が記載されていたことから、領域として実施する「トピックス研究会議」において議論して、さまざまなアプローチによって共同研究を推進していく。また、アウトリーチも活発な活動が中間評価において高く評価されており、今後も様々な機会を利用して積極的に実施する。
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