Synthesis of chlorophyll molecule-containing apatite nanocrystals realizing super early cancer diagnosis and treatment

含叶绿素分子磷灰石纳米晶的合成实现癌症超早期诊断和治疗

基本信息

批准号：
18J20271
负责人：
片岡卓也
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

特定細胞を安全に可視化する材料開発において，生体親和性に加えて発光強度と水分散性の向上が課題である．昨年度は，内部・無機相と表面・有機相との相互作用によって発光過程 (励起状態と緩和) を制御できると考え，Eu (III) イオンを含有した水酸アパタイト (HA) とクエン酸分子の複合粒子を合成し，クエン酸の複合化に伴う粒子の無機／有機界面相互作用による発光特性と水分散性への影響について研究した．有機相として使用したクエン酸はがん細胞のみを選択的に増殖抑制し，正常細胞には影響がない．蛍光プローブとして，HAに含有させたEu (III) イオンがクエン酸存在下においてどのような物性を示すかを観測した．本年度は，本複合粒子を細胞培養時に添加しがん細胞への影響を詳細に評価した．さらに，「細胞診断・治療」を実現するための材料設計に取り組んだ．本複合粒子を細胞培養時に添加しがん細胞への影響を評価した結果，複合粒子は細胞と反応して，細胞からの赤色発光を示しながら細胞の増殖を抑制し，細胞標識と細胞増殖抑制の二機能を示した．複合したクエン酸分子は，がん細胞の成長抑制に大きく寄与する可能性が示唆された．上記に加え，本年度は「細胞診断・治療」を実現するための材料設計に関して研究を行った．マイクロリアクターによる核形成と粒成長過程を分離した合成技術により，HA単結晶の合成に成功したことから，一重項酸素生成可能な色素 (メチレンブルー) を合成技術に組み込むことで，「細胞診断・治療」の両立を達成する可能性が示された．合成時の仕込みCa／P比を0.5で固定した場合，メチレンブルーのカチオンサイトとHAのリン酸サイトが効率的に相互作用し，高い一重項酸素生成能を実現した．がん細胞と効果的に粒子は反応し，低出力のレーザー光照射によって一重項酸素を発生させ、がん細胞の死滅が確認された。

在开发安全可视化特定细胞的材料时，挑战是除了生物症状之外，还要改善发光强度和水分的性能。去年，我们认为可以通过内部和无机相之间的相互作用以及表面和有机相之间的相互作用来控制光的发射过程（激发状态和放松），并且我们合成了含有EU（III）离子的羟基磷灰石（HA）的复合颗粒，这些复合粒子含有EU（III）离子，并研究了对质子和水的相关性的影响，并研究了对质量和水的相关性的影响。用作有机相的柠檬酸选择性地抑制癌细胞，不会影响正常细胞。作为荧光探针，我们观察到在存在柠檬酸的情况下，HA中包含的欧盟（III）离子的特性。今年，我们通过在细胞培养过程中添加这种复杂粒子来评估对癌细胞的影响。此外，我们研究了材料设计，以实现“细胞诊断和治疗”。通过在细胞培养过程中添加该复杂粒子来评估对癌细胞的影响。复合物颗粒与细胞反应，并在细胞中显示出红光时，它们抑制了细胞增殖，并表现出两种功能：细胞标记和细胞增殖抑制。已经提出，复杂的柠檬酸盐分子可能有助于抑制癌细胞的生长。除上述内容外，今年我们还进行了材料设计的研究，以实现“细胞诊断和治疗”。通过使用微反应器将成核和晶粒生长过程分离的合成技术已成功合成了HA单晶，这表明可以通过掺入能够生产单线氧（甲基蓝色）的染料来实现“细胞诊断和治疗”的可能性。当合成过程中CA/P比固定为0.5时，甲基蓝色阳离子位点和HA的磷酸盐位点有效相互作用，从而达到了高单重氧的产生能力。颗粒有效地与癌细胞反应，而低功率激光辐射产生了单线氧，从而证实了癌细胞的死亡。