癌細胞標識用シリコンナノ粒子の表面修飾技術確立による細胞認識性向上と発光機能制御

通过建立用于癌细胞标记的硅纳米颗粒表面修饰技术来提高细胞识别和控制发光功能

• 批准号: 21710112
• 负责人: 佐藤 慶介
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21710112/
• 关键词: ナノ粒子; 半導体; シリコンナノ粒子; 可視発光; バイオ; 細胞; イメージング; 表面修飾

近年、医用工学分野において、生体内で高効率の可視発光を示し、がん細胞や薬剤などと融合させることのできる標識(バイオイメージング)用半導体ナノ粒子材料が注目されている。しかし、現在医用工学用に研究・開発されている半導体ナノ粒子材料は、生体内投与における材料の安全性やがん細胞との吸着反応性に問題を抱えている。そこで、本研究では人体への影響の少ない無害性・無毒性材料であるシリコンナノ粒子を用い、粒子とがん細胞との反応性を向上させるために粒子表面への修飾技術の構築について検討した。試料には、既にサイズ制御、マルチカラー化、高輝度化技術を確立している製造方法により生成した球状のシリコンナノ粒子(粒子サイズは約3.0nmである)を用いた。この粒子表面にポリエチレングリコールを修飾した。ポリエチレングリコールを修飾したシリコンナノ粒子は、粒子間での凝集が抑制され、純水中において長時間安定した状態で粒子を分散させることに成功した。また、この粒子に紫外線を照射することで、670nmにピークを有する赤色発光を高い収率で得ることができ、その輝度は肉眼で十分に目視できるものであった。さらに、ポリエチレングリコール以外にも抗体などの生体分子との反応性の高いアミノ基を粒子表面に修飾させても同様の結果を得ることができた。このように、本研究では、発光機能を損なわずに、がん細胞や生体分子などとの吸着性に優れた官能基をシリコンナノ粒子表面に修飾させる技術を確立することができた。

In recent years, medical engineering has been divided into fields, and semiconductor particle materials with high efficiency for visible light emission in vivo have attracted much attention. In recent years, research and development of semiconductor particle materials for medical engineering have been carried out. The safety of materials for in vivo delivery and the anti-sorption of cells have been discussed. In this study, the effects of particles on the human body were studied. The results showed that the materials were harmless and non-toxic. The particles were used in the study. The cells were resistant to the effects of particles. The surface modification techniques of particles were studied. Sample preparation, production, manufacturing, and high brightness technologies were established and used to produce spherical particles (particle size of approximately 3.0 nm). The particle surface is very smooth. The particles are dispersed in purified water for a long time. The particles are irradiated with ultraviolet light at 670nm, and the red light emission is high. In addition, the anti-inflammatory properties of biological molecules are highly modified by the surface modification of particles. In this study, we established a new technology for the modification of particle surface by improving the absorption property of cell molecules.

项目成果

Flexible and transparent silicon nanoparticle/polymer composites with stable luminescence.

• DOI: 10.1002/asia.200900403
• 发表时间: 2010-01
• 期刊: Chemistry, an Asian journal
• 作者: Keisuke Sato;N. Fukata;K. Hirakuri;M. Murakami;T. Shimizu;Y. Yamauchi

Silicon nanoparticles as fluorescent imaging in vivo

硅纳米粒子作为体内荧光成像

• 发表时间: 2009
• 作者: K.Sato;N.Fukata;K.Hirakuri;K.Fujioka;K.Yamamoto
• 通讯作者: K.Yamamoto

ナノシリコンの最新技術と応用展開

纳米硅最新技术及应用发展

• 发表时间: 2010
• 作者: Sosuke Yamauchi;Sotaro Shimada;宇田川 幸則;高橋 庸夫
• 通讯作者: 高橋 庸夫

Controlled chemical etching for silicon nanocrystals with wavelength-tunable photoluminescence.

• DOI: 10.1039/b903313k
• 发表时间: 2009-06
• 期刊: Chemical communications
• 影响因子: 4.9
• 作者: Keisuke Sato;H. Tsuji;K. Hirakuri;N. Fukata;Y. Yamauchi

The synthesis and structural characterization of boron-doped silicon-nanocrystals with enhanced electroconductivity

• DOI: 10.1088/0957-4484/20/36/365207
• 发表时间: 2009-09
• 期刊: Nanotechnology
• 影响因子: 3.5
• 作者: Keisuke Sato;K. Niino;N. Fukata;K. Hirakuri;Y. Yamauchi