機能性生体分子を配向した光触媒ナノ粒子の創製とその医療応用

具有定向功能生物分子的光催化纳米粒子的制备及其医学应用

• 批准号: 18650143
• 负责人: 清水 宣明
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18650143/
• 关键词: 二酸化チタン; 超音波照射; OHラジカル; アポトーシス; 固定化; 生体分子; がん細胞; 超音波; ラジカル分子; がん治療; ポリアクリル酸; 二酸化チタン内包リポソーム; 細胞死; DDS

我々は光触媒(二酸化チタン)に超音波を照射すると極めて酸化力の強いOHラジカルが高濃度に生成する現象を報告した。この「二酸化チタン、超音波触媒法」にてラジカルを発生させれば,皮膚組織などの表層部位だけでなく臓器深部の腫瘍組織においても有効な治療が可能となり,非侵襲的な新規がん治療法を開発できる。この非侵襲的かつ臓器機能温存型の「新規がん治療法」を開発するための基盤技術として,「腫瘍細胞を特異的に認識する機能性光触媒ナノ粒子」を作製することが本研究の目的である。二酸化チタンはその等電点が中性付近にあり,表面処理を行わずに体内に投与した場合,ナノ粒子が容易に凝集する可能性がある。特に血中投与では様々なタンパク質との相互作用など,不確定な要素も数多く存在する。このため本研究では粒子表面をポリアクリル酸で修飾し,静電的相互作用でナノ粒子を水溶液中で安定に分散させた。これを用いて二酸化チタン濃度変化によるがん細胞膜損傷効果を検討した。超音波を照射しない場合,二酸化チタン添加による乳酸脱水素酵素活性のわずかな増大が認められた。これと比較して,二酸化チタシを添加後に超音波照射を行うと,二酸化チタン濃度に比例して細胞からの乳酸脱水素酵素漏出が有意に増大した。この結果は,二酸化チタン、超音波触媒法による細胞膜損傷が二酸化チタンから生成するOHラジカルに起因する可能性を示唆する。さらに培養液中に二酸化チタン粒子を添加後,生細胞数の経時変化に対する超音波照射の影響を調べた。二酸化チタン粒子添加のみでは細胞は正常に増殖するのに対し,二酸化チタン粒子添加後に超音波を照射すると生細胞数が約50%にまで減少し,その後の増殖も完全に抑制された。またナノ粒子表面のカルボキシル基を用いて各種抗体やGFPなどのタンパク質の修飾も行えることを確認し,がん細胞を認識する二酸化チタンナノ粒子作製の基礎を確立できた。

We report the phenomenon of high concentration of OH due to the strong acidity of photocatalyst under ultrasonic irradiation. The new method of "diacidification and ultrasonic catalysis" is developed, and the treatment of skin tissue from the surface layer to the deep part of the tumor tissue is possible. The new method of non-invasive treatment is developed. The objective of this study is to develop a new approach to the development of substrate technology for the non-invasive, functional photocatalyst particles for tumor cell-specific recognition. 2. The possibility of particle aggregation in vivo due to surface treatment. In particular, the interaction between the blood and the opposite substance is uncertain. In this study, the particles were modified by acid and dispersed in aqueous solution due to electrostatic interaction. The effect of changing the concentration of diacid on cell membrane damage is discussed. In the case of ultrasonic irradiation, the activity of lactate dehydrin enzyme increases due to the addition of diacidification. In comparison, the concentration of lactate dehydratase in cells increased significantly after ultrasonic irradiation. These results indicate the possibility of cell membrane damage caused by diacidification and ultrasonic catalysis. The effect of ultrasonic irradiation on the cell cycle was modulated by the addition of diacidizing particles to the culture medium. In contrast to the normal proliferation of cells after the addition of diacid particles, the number of viable cells decreased by about 50% after the addition of diacid particles, and the proliferation was completely inhibited. To confirm the use of various antibodies, such as GFP, the modification of the surface of the particle, and to establish the basis for the production of the particle

项目成果

ナノテクノロジーによる新規がん治療法

使用纳米技术的新型癌症治疗

• 发表时间: 2006
• 期刊: 最新医学 特集がん領域におけるドラッグデリバリーシステム(DDS) 61(6)
• 作者: 清水宣明;荻野千秋;高木圭子;山岸紗也花;野瀬律子
• 通讯作者: 野瀬律子

二酸化チタン・超音波触媒法による細胞死誘導

二氧化钛/超声波催化法诱导细胞死亡

• 发表时间: 2007
• 期刊: 超音波テクノ (印刷中)
• 作者: 高木圭子;荻野千秋;清水宣明
• 通讯作者: 清水宣明

Sonocatalytic facilitation of hydroxyl radical generation in the presence of TiO2

• DOI: 10.1016/j.ultsonch.2008.04.011
• 发表时间: 2008-09-01
• 期刊: ULTRASONICS SONOCHEMISTRY
• 影响因子: 8.4
• 作者: Shimizu, Nobuaki;Ogino, Chiaki;Sakiyama, Kazumichi
• 通讯作者: Sakiyama, Kazumichi

Construction of biomolecule-immobilized Ti02 nanoparticle for applying to new cell in juring method with ultrasound irradiation

应用于超声波损伤法新细胞的生物分子固定化TiO2纳米粒子的构建

• 发表时间: 2007
• 作者: Ogino;C.;Sasai;R.;Sonoke;S.;Kuroda;S.;Shimizu;N.
• 通讯作者: N.

Ultrasonic facilitation of OH radical generation in the presence of TiO_2

TiO_2 存在下超声波促进 OH 自由基的产生

• 发表时间: 2007
• 作者: Shimizu;N.;Ogino;C.;Farshbaf-Dadjour;M.
• 通讯作者: M.