カーボンナノチューブ界面制御による近赤外光セラノスティクスの実現

碳纳米管界面控制实现近红外治疗诊断

• 批准号: 20J12870
• 负责人: 永井 薫子
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J12870/
• 关键词: カーボンナノチューブ; 蛍光イメージング; 光熱治療; 架橋高分子; 乳化重合; 局所化学修飾; がん; 近赤外光; イメージング; セラノスティクス; 発光

本研究の目的は、がんの診断と治療をひとつの薬剤で、かつ外科的手術なしで可能にするセラノスティクス剤の開発である。申請者が着目する単層カーボンナノチューブ（単層CNT）は、近赤外光を吸収し発光と発熱を生じる稀有な特性から、体外からの近赤外光の照射で体内のがんの蛍光イメージング診断と光熱治療を実現する材料と期待される。本研究では、架橋高分子層で単層CNT表面を被覆する独自の表面機能化方法を展開することで、目的達成に向けた課題解決を段階的に進めた。今年度は、正常細胞を避けがん選択的な治療を行うために、架橋高分子被覆CNTへのリガンド修飾を行った。新たにモノマーを合成・重合し、架橋高分子層にマレイミド基を導入したことで、マレイミド基を介して、チオール基を有するリガンドの後修飾が可能となった。リガンドとして抗体を修飾した「抗体修飾架橋高分子被覆CNT」をがん細胞に投与し、ラマン分光法で細胞のマッピングを行うと、がん細胞からCNT由来のシグナルが観測され、抗体修飾によって架橋高分子被覆CNTががん細胞へ集積することを明らかにした。さらに、近赤外光照射による光熱治療も実証している。また、イメージング診断を低投与量で実現するために、CNT表面のsp2ネットワークにごく低密度のsp3欠陥を導入（局所化学修飾）することで単層CNTの発光強度の高輝度化を行い、PEGを共重合することで架橋高分子層の親水性を向上させた結果、架橋高分子被覆CNTの体内動態が改善され、単層CNTの発光によってマウスの血管造影を行うことに成功した。

The purpose of this study is to develop the diagnosis, treatment, and possible surgical procedures. The applicant is interested in single-layer CNT materials, such as rare materials, near-infrared light absorption and heat generation, in vitro near-infrared light irradiation, and in vivo diagnostic and photothermal therapy. This study aims to develop a unique surface functionalization method for the coating of single-layer CNTs with bridging polymer layers. This year, normal cells are not selected for treatment, bridging polymer coated CNT particles are modified. The new polymer layer is composed of a polymer layer, and a polymer layer. Antibody-modified bridging polymer-coated CNTs are used in cell aggregation by cell irradiation, spectroscopy, and detection of CNT origin. Light therapy can be carried out in the middle of the day. Low dosage of CNT surface for diagnosis, low density of CNT surface for introduction (local chemical modification), high brightness of single layer CNT for light emission, PEG for co-deposition, hydrophilic bridging polymer layer for improvement of in vivo dynamics of CNT The imaging of CNT was successful.

项目成果

イメージング材料を目指した高分子ゲル被覆カーボンナノチューブの高輝度化

提高聚合物凝胶涂层碳纳米管作为成像材料的亮度

• 发表时间: 2020
• 作者: 伊東燦;上野嶺;本間尚文;永井薫子・中村賢拓・白木智丈・藤ヶ谷剛彦
• 通讯作者: 永井薫子・中村賢拓・白木智丈・藤ヶ谷剛彦

架橋高分子で被覆したカーボンナノチューブの設計と機能

交联聚合物包覆碳纳米管的设计与功能

• 发表时间: 2021
• 作者: Yuya Mikami;Hiroaki Yoshioka;Nasim Obata;Taku Takagishi;Sangmin Han;Yuji Oki;永井薫子
• 通讯作者: 永井薫子

Antibody-conjugated polymer wrapped single-walled carbon nanotube for photothermal therapy via near-infrared light

抗体缀合聚合物包裹的单壁碳纳米管通过近红外光进行光热治疗

• 发表时间: 2021
• 作者: Yukiko Nagai; Kenta Nakamura;Jun Ohno;Tsuyohiko Fujigaya
• 通讯作者: Tsuyohiko Fujigaya

Radical Polymer Grafting on the Surface of Single-Walled Carbon Nanotubes Enhances Photoluminescence in the Near-Infrared Region: Implications for Bioimaging and Biosensing

单壁碳纳米管表面的自由基聚合物接枝增强了近红外区域的光致发光：对生物成像和生物传感的影响

• DOI: 10.1021/acsanm.0c01561
• 发表时间: 2020
• 期刊: ACS Applied Nano Materials
• 影响因子: 5.9
• 作者: Nagai Yukiko;Nakamura Kenta;Yudasaka Masako;Shiraki Tomohiro;Fujigaya Tsuyohiko
• 通讯作者: Fujigaya Tsuyohiko

Carbon nanotube coated with antibody-modified polymer for photothermal therapy

涂有抗体修饰聚合物的碳纳米管用于光热治疗

• 发表时间: 2021
• 作者: Yukiko Nagai; Kenta Nakamura; Tsuyohiko Fujigaya
• 通讯作者: Tsuyohiko Fujigaya