Development of Janus-shaped gold nanoparticles for cancer treatment using highly biopermeable near-infrared light

利用高生物渗透性近红外光开发用于癌症治疗的 Janus 形金纳米颗粒

• 批准号: 22K19908
• 负责人: 居城 邦治
• 金额: $ 3.99万
• 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-22K19908/
• 关键词: 金ナノ粒子; ヤヌス型ナノ粒子; 自己集合; 光免疫療法; 近赤外; 光熱変換; プラズモン; 近赤外光; 光熱効果; ガン細胞

本研究では研究代表者がこれまで開発してきた２つの技術、即ち（1）温度応答性リガンドで修飾した金ナノ粒子の集合化手法と、（2）金ナノ粒子表面の上半分と下半分をそれぞれ親水性／疎水性リガンドで被覆するヤヌス型粒子の作製手法を組合わせ、近赤外光照射により細胞膜を破壊する金ナノ粒子の創製に取り組んでいる。具体的には、細胞膜表面に吸着し留まりやすい形状の円盤状金ナノ粒子（金ナノディスク＝AuND）の片面を親水性リガンドで、残りの面を温度応答性リガンドで被覆したヤヌス型AuNDを用いる。生体温度ではAuNDのどちらの面も親水性を示すが、AuNDのプラズモニック波長である近赤外光を照射すると、光熱変換により局所的に温度が上昇し、温度応答リガンドが疎水性へと変化する。この作用により両親媒性が発揮され、界面活性効果によって標的細胞の細胞膜が破壊される。本手法の達成により、生体透過性が高い近赤外光を用いて、標的細胞の破壊効率が高く、毒性を低減した新たな光免疫療法が可能となる。令和４年度はAuNDを調製し、近赤外光を吸収することを確認した。続いてAuNDの表面に、末端にカルボン酸を有する親水性リガンドとメチル基を有する弱疎水性リガンドを混合して修飾し、温度応答性を付与した。その結果、加熱/冷却に応じて集合/脱集合を示し、カルボン酸リガンドの比率を変えることで集合温度を微調整できることが分かった。また、カルボン酸の負電荷のためにAuNDは良好な分散安定性を示し、培地や血中での応用の際に有利であると期待できる。さらに、AuNDの温度応答性は、昇温と降温で集合化温度が異なることがわかった。これはカルボキシル基が形成する水素結合の強さが、疎水的/親水的な環境で変化することに起因していると考えられる。これを利用して、医療応用も含めた機能性材料としての展開が期待できる。

This study で は research representatives が こ れ ま で open 発 し て き た 2 つ の technology, namely ち (1) temperature 応 a sexual リ ガ ン ド で modified し た gold ナ の ノ particle collection technique と, (2) gold ナ ノ particle surface の half points と half を そ れ ぞ れ hydrophilic / 疎 water-based リ ガ ン ド で coating す る ヤ ヌ ス の cropping technique を combination type particles わ せ, close to the red light To create a に set of に and る る by radiating によ micellar membrane を to break 壊する gold ナノ particles. Specific に は, cell membrane surface に sorption し leave ま り や す い shape の has drifted back towards &yen; disk gold ナ ノ particles (Kim ナ ノ デ ィ ス ク = AuND) の one-sided を hydrophilic リ ガ ン ド で and residual り を の surface temperature 応 a sexual リ ガ ン ド で coating し た ヤ ヌ ス type AuND を with い る. Raw temperature で は AuND の ど ち ら も の surface hydrophilicity を shown す が, AuND の プ ラ ズ モ ニ ッ ク wavelength で あ る nearly bare outside を sunlight す る と, sunlight variations in に よ り bureau に temperature rising が し, temperature 応 answer リ ガ ン ド が 疎 water-based へ と variations change す る. The action of <s:1> <s:1> is によ and the two hydrophilic が exert され, and the interfacial activity results in the によって target cell <s:1> cell membrane が rupture 壊される. This technique の reached に よ り, high birth body through sexual が outside light を use い い nearly chek て, target cells の 壊 が high く working rate, low toxicity を reduction し た new た な light immunotherapy may が と な る. In the fourth year of the Reiwa era, the modulation of <s:1> AuNDを and the absorption of the near-red outer light を were confirmed to be する とを とを. 続 い て AuND の surface に, end に カ ル ボ ン acid を have す る hydrophilic リ ガ ン ド と メ チ ル を has an す る weak 疎 water-based リ ガ ン ド を mixed し て modified し, temperature 応 answer を give し た. そ の results, heating/cooling に 応 じ て set off/set を し, カ ル ボ ン acid リ ガ ン ド の ratio を - え る こ と で collection temperature を micro adjustment で き る こ と が points か っ た. ま た, カ ル ボ ン acid の negative の た め に AuND は な good dispersion stability を し, petty や blood で の 応 with の interstate に favorable で あ る と expect で き る. Youdaoplaceholder0, AuND <s:1> temperature 応 response とがわ, heating と cooling で convergence temperature が difference なる とがわ とがわ った った. こ れ は カ ル ボ キ シ ル formed が す る water element combined with strong の さ が, 疎 water/hydrophilic で な environment - the す る こ と に cause し て い る と exam え ら れ る. こ れ を using し て, medical 応 も containing め た functional materials と し て の expand が expect で き る.

项目成果

溶媒に依存して可逆的に形成する金ナノ粒子ベシクル

根据溶剂可逆形成的金纳米粒子囊泡

• 发表时间: 2022
• 作者: 杉山亮;三友秀之;与那嶺雄介;居城邦治
• 通讯作者: 居城邦治

フォトサーマルセラピー応用に向けた温度応答性金ナノ粒子の表面分子デザイン

用于光热治疗应用的温度响应性金纳米颗粒的表面分子设计

• 发表时间: 2022
• 作者: 丹羽萌乃佳;三友秀之;熊 坤;与那嶺雄介;居城邦治
• 通讯作者: 居城邦治

DNA-Functionalized Silver Nanoparticles in an Alcoholic Solvent for Environment-Dictated Multimodal Actuation

• DOI: 10.1021/acsanm.2c01493
• 发表时间: 2022-07
• 期刊: ACS Applied Nano Materials
• 影响因子: 5.9
• 作者: Linying Kong;Luyang Wang;Yali Shi;Lin Peng;Xingguo Liang;Guoqing Wang;Hideyuki Mitomo;T. Takarada;K. Ijiro;M. Maeda

Self-Assembly of Gold Nanoparticles in Solution

金纳米颗粒在溶液中的自组装

• 发表时间: 2022
• 作者: 杉山亮; 三友秀之;与那嶺雄介;○居城邦治;Kuniharu Ijiro;Kuniharu Ijiro
• 通讯作者: Kuniharu Ijiro

Three-dimensional structure determination of gold nanotriangles in solution using X-ray free-electron laser single-particle analysis

• DOI: 10.1364/optica.457352
• 发表时间: 2022-07-20
• 期刊: OPTICA
• 影响因子: 10.4
• 作者: Nakano, Miki;Miyashita, Osamu;Tama, Florence
• 通讯作者: Tama, Florence