機能性生体分子を配向した光触媒ナノ粒子の創製とその医療応用

具有定向功能生物分子的光催化纳米粒子的制备及其医学应用

• 批准号: 18650143
• 负责人: 清水 宣明
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18650143/
• 关键词: 二酸化チタン; 超音波照射; OHラジカル; アポトーシス; 固定化; 生体分子; がん細胞; 超音波; ラジカル分子; がん治療; ポリアクリル酸; 二酸化チタン内包リポソーム; 細胞死; DDS

我々は光触媒(二酸化チタン)に超音波を照射すると極めて酸化力の強いOHラジカルが高濃度に生成する現象を報告した。この「二酸化チタン、超音波触媒法」にてラジカルを発生させれば,皮膚組織などの表層部位だけでなく臓器深部の腫瘍組織においても有効な治療が可能となり,非侵襲的な新規がん治療法を開発できる。この非侵襲的かつ臓器機能温存型の「新規がん治療法」を開発するための基盤技術として,「腫瘍細胞を特異的に認識する機能性光触媒ナノ粒子」を作製することが本研究の目的である。二酸化チタンはその等電点が中性付近にあり,表面処理を行わずに体内に投与した場合,ナノ粒子が容易に凝集する可能性がある。特に血中投与では様々なタンパク質との相互作用など,不確定な要素も数多く存在する。このため本研究では粒子表面をポリアクリル酸で修飾し,静電的相互作用でナノ粒子を水溶液中で安定に分散させた。これを用いて二酸化チタン濃度変化によるがん細胞膜損傷効果を検討した。超音波を照射しない場合,二酸化チタン添加による乳酸脱水素酵素活性のわずかな増大が認められた。これと比較して,二酸化チタシを添加後に超音波照射を行うと,二酸化チタン濃度に比例して細胞からの乳酸脱水素酵素漏出が有意に増大した。この結果は,二酸化チタン、超音波触媒法による細胞膜損傷が二酸化チタンから生成するOHラジカルに起因する可能性を示唆する。さらに培養液中に二酸化チタン粒子を添加後,生細胞数の経時変化に対する超音波照射の影響を調べた。二酸化チタン粒子添加のみでは細胞は正常に増殖するのに対し,二酸化チタン粒子添加後に超音波を照射すると生細胞数が約50%にまで減少し,その後の増殖も完全に抑制された。またナノ粒子表面のカルボキシル基を用いて各種抗体やGFPなどのタンパク質の修飾も行えることを確認し,がん細胞を認識する二酸化チタンナノ粒子作製の基礎を確立できた。

我们报告说，当超声催化剂（二氧化钛）的超声辐射被超声波辐照时，在高浓度下产生具有极强氧化能力的OH自由基。通过使用这种“二氧化钛，超声催化剂方法”产生自由基，不仅可以在皮肤组织等表面区域，而且可以在器官深处的肿瘤组织中实现有效的治疗，从而可以发展出新的非侵入性癌症治疗方法。这项研究的目的是创建“专门识别肿瘤细胞的功能性光催化纳米颗粒”作为开发这种非侵入性，防止器官的“新癌症治疗”的基础技术。二氧化钛在中性附近的等电点，如果在体内给药，没有表面处理，则很容易凝聚。特别是，在血液中施用时，有许多不确定的因素，例如与各种蛋白质的相互作用。因此，在这项研究中，用聚丙烯酸修饰颗粒表面，并通过静电相互作用稳定地分散在水溶液中。使用此过程，我们研究了由二氧化钛浓度变化引起的癌细胞膜损伤的影响。当不辐射超声检查时，由于添加了二氧化钛，观察到乳酸脱氢酶活性的略有增加。相比之下，添加老虎二氧化物后的超声辐射导致乳酸脱氢酶从细胞中显着增加，其与二氧化钛浓度成比例地增加。该结果表明，超声催化方法引起的二氧化钛和细胞膜损伤可能是由于二氧化钛产生的OH自由基。此外，研究了超声辐射对随时间的活细胞数量变化的影响后，将二氧化钛颗粒添加到培养基中。虽然仅添加二氧化钛颗粒就可以正常生长，但二氧化钛颗粒后的超声照射将活细胞的数量降低到约50％，随后完全抑制了增殖。此外，可以使用纳米颗粒表面上的羧基来修饰各种抗体和蛋白质（例如GFP），并为生产识别癌细胞的二氧化钛纳米颗粒的基础。

项目成果

ナノテクノロジーによる新規がん治療法

使用纳米技术的新型癌症治疗

• 发表时间: 2006
• 期刊: 最新医学 特集がん領域におけるドラッグデリバリーシステム(DDS) 61(6)
• 作者: 清水宣明;荻野千秋;高木圭子;山岸紗也花;野瀬律子
• 通讯作者: 野瀬律子

二酸化チタン・超音波触媒法による細胞死誘導

二氧化钛/超声波催化法诱导细胞死亡

• 发表时间: 2007
• 期刊: 超音波テクノ (印刷中)
• 作者: 高木圭子;荻野千秋;清水宣明
• 通讯作者: 清水宣明

Construction of biomolecule-immobilized Ti02 nanoparticle for applying to new cell in juring method with ultrasound irradiation

应用于超声波损伤法新细胞的生物分子固定化TiO2纳米粒子的构建

• 发表时间: 2007
• 作者: Ogino;C.;Sasai;R.;Sonoke;S.;Kuroda;S.;Shimizu;N.
• 通讯作者: N.

Ultrasonic facilitation of OH radical generation in the presence of TiO_2

TiO_2 存在下超声波促进 OH 自由基的产生

• 发表时间: 2007
• 作者: Shimizu;N.;Ogino;C.;Farshbaf-Dadjour;M.
• 通讯作者: M.