Development of innovative artificial bone with drug release ability using photoresponsivity of carbon dots

利用碳点的光响应性开发具有药物释放能力的创新人造骨

• 批准号: 22K19609
• 负责人: 横山 敦郎
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19609/
• 关键词: カーボンドット; カーボンナノ物質; リン酸カルシウム系セラミックス; 薬剤担持; 抗菌性; 人工骨; 光応答性

申請者らは、炭素原子のみから構成される新素材であるカーボンナノ物質（CNMs）を用いた生体材料の開発を目的に研究を行い、CNMsの高い骨組織適合性、チタンへの表面修飾、薬剤の担持の可能性について報告してきた。本研究においては、CNMsの一つであるカーボンドット (以下CD)に着目し、CDへの薬剤担持と光照射による放出制御、さらにリン酸カルシウムセラミックスへの担持を目的とした。CDは、その高い生体適合性と生分解性から、幅広い用途、特にバイオメディカル領域で新しい炭素材料としての応用が期待されている。本年度においては、光照射による薬剤の放出制御の方法を検討するため、CNMsの一種であるカーボンナノホーン (CNHs)にヒアルロン酸（HA）を介して抗菌剤であるミノサイクリン（MC）を結合し（CNHs-HA-MC複合体）、光照射によるMCの放出制御方法を開発し、抗菌性について検討した。CNHs-HA-MC複合体に近赤外光照射を行うことでMC単独と同等、もしくはより強い抗菌性を得ることが可能であった。これは、光熱効果によってCNHsから放出したMCの静菌作用とCNHsの発熱によるものと示唆された。リン酸カルシウム系セラミックスへのCNHsの吸着についても条件設定を行い、CNHsを安定して吸着することができた。CDについては、研究協力者であるA.Bianco博士とディスカッションを行い、同博士は、MCの化学修飾が可能な赤色発光性のCDを合成し、MCとの複合について検討を行っている。

The applicant is currently conducting research on the development of biological materials for the use of new materials composed of carbon atoms and The purpose of this study is to control the emission and support of CNMs from CD to CD. CD has high biological suitability, decomposition, wide application, special application, new carbon material and high application expectation. This year, a method for controlling the release of chemicals under light irradiation was discussed. A kind of CNMs was developed by using CNHs, HA, MC, CNHs-HA-MC complex, and a method for controlling the release of MC under light irradiation was developed. CNHs-HA-MC complex has strong antibacterial activity. This is the first time that the Chinese government has issued such a document. The purpose of this mechanism is to set the conditions for the adsorption of CNHs at the station and stabilize the adsorption of CNHs. CD, research collaborators, Dr. A.Bianco, Dr. Tong, chemical modification of MC, possible synthesis of CD with red luminescence, and investigation of MC recombination

项目成果

Application of Nanocarbons as Biomaterials for Bone Regeneration

纳米碳作为骨再生生物材料的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Niimi H;Ohsugi Y;Katagiri S;Watanabe K;Hatasa M;Shimohira T;Tsuchiya Y;Maekawa S;Hirota T;Kadokura H;Yokose S;Iwata T;Aoki A;平田恵理
• 通讯作者: 平田恵理

カーボンナノホーン修飾チタンにおけるマクロファージの極性変化

碳纳米角修饰钛中巨噬细胞极性的变化

• 发表时间: 2022
• 作者: 木村貞仁;平田恵理;髙野勇太;前田由佳利;坂入正敏;湯田坂雅子;横山敦郎
• 通讯作者: 横山敦郎