微小悪性腫瘍の診断と治療を両立する光機能性リン酸八カルシウムナノ結晶の創製

用于诊断和治疗微恶性肿瘤的光功能磷酸八钙纳米晶体的制备

基本信息

批准号：
20J20027
负责人：
山田伊織
金额：
$ 1.6万
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：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

微小がん部位の診断と治療を両立する生体安全性の高いリン酸カルシウム(CP)/有機複合体の創製を目指し研究を推進している。これまでに診断への応用を可能とする発光種としてEu3+に着目し，リン酸八カルシウム(OCP)のCa2+へのEu3+ドープと，OCP水和層のコハク酸イオンによる修飾の両立，及び，光線力学療法と蛍光診断に利用可能なメチレンブルー(MB)のハイドロキシアパタイト(HA)への固定化を達成した。前者においては，コハク酸イオンの修飾が濃度消光を抑制し，Eu3+周囲の対称性が低下し，遷移がより許容され，Eu3+の発光強度・効率を増大することが見出された。また，人の血漿中の無機イオン濃度を模倣した擬似体液中で，一週間以上コハク酸イオンの徐放が確認され，その挙動はEu3+の有無により制御可能だった。目視，及び，蛍光顕微鏡で観測可能な赤色発光が観測され，この粒子を取り込んだがん細胞を蛍光顕微鏡で観察できた。後者においては，合成時のP/Caモル比が高い場合，炭酸イオン含有量が低下し，HA表面にMBと相互作用可能なリン酸イオンが露出し，MB固定量が増加した。1O2はMBモノマーによって生成され，MBが水素結合を形成すると1O2生成よりも蛍光による失活が優先される。このことを利用し，会合状態・1O2生成効率・蛍光強度から，P/Caモル比が非常に高い場合HA表面のMBが水素結合を多く形成していた。つまり，粒子表面を制御することで，MBの光機能を最適化できることが見出された。この粒子は赤色蛍光を持っており取り込んだがん細胞を細胞毒性なく蛍光顕微鏡で観察できた。また，粒子を添加したがん細胞に対して赤色光を照射したところ，1O2によってがん細胞の一部が死滅した。以上より診断と治療を両立するCP粒子の創製と光機能種(Eu3+やMB)の存在状態とその機能の関係性を見出している。

我们正在进行研究，旨在创造一种高度生物安全的磷酸钙（CP）/有机复合材料，可用于微观癌症部位的诊断和治疗。到目前为止，我们主要关注Eu3+作为一种可应用于诊断的发光物质，并实现了磷酸八钙（OCP）中Ca2+的Eu3+掺杂、琥珀酸离子对OCP水化层的修饰以及光线。我们实现了亚甲基蓝（MB）在羟基磷灰石（HA）上的固定化，可用于机械治疗和荧光诊断。在前一种情况下，发现琥珀酸根离子的修饰抑制了浓度猝灭，降低了Eu3+周围的对称性，使跃迁更容易发生，并提高了Eu3+的发光强度和效率。此外，在模拟人体血浆中无机离子浓度的模拟体液中，琥珀酸离子的持续释放被证实超过一周，并且该行为可以通过Eu3+的存在或不存在来控制。观察到可通过肉眼和荧光显微镜观察到的红光发射，并且可以使用荧光显微镜观察摄取这些颗粒的癌细胞。在后一种情况下，当合成过程中的P/Ca摩尔比较高时，碳酸根离子含量降低，暴露出可以与HA表面上的MB相互作用的磷酸根离子，并增加了MB的固定量。 1O2 由 MB 单体产生，当 MB 形成氢键时，荧光失活优先于 1O2 产生。利用这一事实，我们从缔合状态、1O2生成效率和荧光强度确定，当P/Ca摩尔比非常高时，HA表面上的MB形成许多氢键。换句话说，发现可以通过控制颗粒表面来优化MB的光学功能。这些颗粒具有红色荧光，摄入其中的癌细胞可以在荧光显微镜下观察到，且没有细胞毒性。此外，当用红光照射添加有颗粒的癌细胞时，一些癌细胞被1O 2 杀死。由此，我们创造了与诊断和治疗兼容的CP粒子，并发现了光功能物种（Eu3+和MB）的存在状态与其功能之间的关系。