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

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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。