癌細胞標識用シリコンナノ粒子の表面修飾技術確立による細胞認識性向上と発光機能制御

通过建立用于癌细胞标记的硅纳米颗粒表面修饰技术来提高细胞识别和控制发光功能

• 批准号: 21710112
• 负责人: 佐藤 慶介
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21710112/
• 关键词: ナノ粒子; 半導体; シリコンナノ粒子; 可視発光; バイオ; 細胞; イメージング; 表面修飾

近年、医用工学分野において、生体内で高効率の可視発光を示し、がん細胞や薬剤などと融合させることのできる標識(バイオイメージング)用半導体ナノ粒子材料が注目されている。しかし、現在医用工学用に研究・開発されている半導体ナノ粒子材料は、生体内投与における材料の安全性やがん細胞との吸着反応性に問題を抱えている。そこで、本研究では人体への影響の少ない無害性・無毒性材料であるシリコンナノ粒子を用い、粒子とがん細胞との反応性を向上させるために粒子表面への修飾技術の構築について検討した。試料には、既にサイズ制御、マルチカラー化、高輝度化技術を確立している製造方法により生成した球状のシリコンナノ粒子(粒子サイズは約3.0nmである)を用いた。この粒子表面にポリエチレングリコールを修飾した。ポリエチレングリコールを修飾したシリコンナノ粒子は、粒子間での凝集が抑制され、純水中において長時間安定した状態で粒子を分散させることに成功した。また、この粒子に紫外線を照射することで、670nmにピークを有する赤色発光を高い収率で得ることができ、その輝度は肉眼で十分に目視できるものであった。さらに、ポリエチレングリコール以外にも抗体などの生体分子との反応性の高いアミノ基を粒子表面に修飾させても同様の結果を得ることができた。このように、本研究では、発光機能を損なわずに、がん細胞や生体分子などとの吸着性に優れた官能基をシリコンナノ粒子表面に修飾させる技術を確立することができた。

近年来，在医学工程领域，用于标记（生物成像）的半导体纳米颗粒材料在体内表现出高效的可见光发光，并且可以与癌细胞、药物等融合，引起了人们的关注。然而，目前正在研究和开发的用于医学工程的半导体纳米粒子材料在体内给药时的安全性及其与癌细胞的吸附反应性方面存在问题。因此，在本研究中，我们利用硅纳米粒子这种对人体影响很小的无害无毒材料，研究了在粒子表面构建改性技术，以提高粒子与纳米粒子之间的反应活性。癌细胞。对于样品，我们使用了通过已建立尺寸控制、多色和高亮度技术的制造方法生产的球形硅纳米粒子（粒径约为3.0 nm）。这些颗粒的表面用聚乙二醇进行改性。用聚乙二醇修饰的硅纳米颗粒抑制了颗粒之间的聚集，并成功地将颗粒长时间稳定地分散在纯水中。另外，通过对这些粒子照射紫外线，能够以高收率获得在670nm处具有峰值的红色发光，其亮度对于肉眼来说是足够可见的。此外，除了聚乙二醇之外，通过用与生物分子（例如抗体）高度反应的氨基修饰颗粒表面可以获得类似的结果。通过这种方式，在这项研究中，我们能够建立一种技术，用官能团对硅纳米粒子的表面进行修饰，这些官能团对癌细胞和生物分子具有优异的吸附性能，而不损害其发光功能。

项目成果

Silicon nanoparticles as fluorescent imaging in vivo

硅纳米粒子作为体内荧光成像

• 发表时间: 2009
• 作者: K.Sato;N.Fukata;K.Hirakuri;K.Fujioka;K.Yamamoto
• 通讯作者: K.Yamamoto

ナノシリコンの最新技術と応用展開

纳米硅最新技术及应用发展

• 发表时间: 2010
• 作者: Sosuke Yamauchi;Sotaro Shimada;宇田川 幸則;高橋 庸夫
• 通讯作者: 高橋 庸夫

The synthesis and structural characterization of boron-doped silicon-nanocrystals with enhanced electroconductivity

• DOI: 10.1088/0957-4484/20/36/365207
• 发表时间: 2009-09
• 期刊: Nanotechnology
• 影响因子: 3.5
• 作者: Keisuke Sato;K. Niino;N. Fukata;K. Hirakuri;Y. Yamauchi