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NVセンター導入ナノダイヤモンドを基盤とする生体内計測システムの創出

创建基于 NV 中心推出的纳米金刚石的体内测量系统

基本信息

批准号：
21H03832
负责人：
長田健介
金额：
$ 11.07万
依托单位：
National Institutes for Quantum Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03832/
关键词：
PEG化ステルス化ナノセンサーナノダイヤモンド NVセンター

项目摘要

細胞や体の中の局所でおこっている化学反応を捉えることができれば、生命科学を飛躍的に発展させる基礎知見となるのみならず、その知見を創薬と医療に展開し、健康社会を充実させることにつながる。ナノダイヤモンド（ND）に存在する「窒素－空孔（NV）センター」は、それを可能にするポテンシャルな素材として注目されている。しかしながら、ND中のNVセンターは極少量しか含まれていないこと、ならびに生体環境中において粒子間ならびに生体物質間で凝集してしまうことが応用の妨げとなっている。本研究では、電子線加速機を使ってND中にNVセンターを人工的に多数造り込むこと、ならびに高分子化学技術によって生体適合性高分子であるポリエチレングリコール（PEG）を修飾し、凝集を抑制することを行い、応用への壁を乗り越えることを目的としている。初年度は、生体計測応用に最も汎用的と考えられる粒径50nmのNDに対して、NVセンター増設とPEG修飾法の開発を進めた。NVセンターの増設は、電子線照射により空孔Vを作製し、それを熱処理により窒素Nとカップリングさせる手順で行った。22年度は、各種条件検討を進め、NV-由来の蛍光強度が増大したNDを得た。NDのPEG修飾法について、22年度では、各種分光法、表面電位測定、酸塩基滴定、熱重量測定、比表面積測定を用いて反応の進行を定量的に解析しつつ、修飾するPEGの分子量を2k - 40kに拡張した。その際、分子量の異なるPEG修飾の効果を定量するために、隣接PEG鎖との重なり合い度をパラメータとして定義し、反応条件およびアルブミンをモデルとしてタンパク質吸着抑制効果を検証した。これにより、PEG分子量、重なり合い度、タンパク質吸着抑制効果の相互相関を明らかにした。

The chemical reaction in the middle of the cell body, the development of life science, the basic knowledge, the innovation, the medical development, the healthy society The material of the material In the biological environment, particles and biological substances are aggregated in a very small amount. In this study, electron beam accelerators are used to modify and inhibit aggregation of bio-compatible polymers. In the early years, the development of PEG modification method was carried out for the most widely used biological measurement. In addition, the heat treatment process is carried out in accordance with the design of the heat treatment system and the electron irradiation system. 22 years, a variety of conditions to discuss progress, NV-origin of light intensity increased, ND achieved. ND's PEG modification method has been used for quantitative analysis in 2022, including various spectroscopy methods, surface potential measurement, acid base titration, thermogravimetry, and specific surface area measurement. The molecular weight of the modified PEG ranges from 2k to 40k. In addition, the effect of PEG modification on molecular weight differences can be quantified, the degree of weight of adjacent PEG chains can be defined by parameters, reaction conditions and contact points can be measured, and the effect of mass adsorption inhibition can be demonstrated. The correlation between PEG molecular weight, PEG molecular weight, PEG molecular weight