光誘起現象を制御した複合ナノ結晶材料の設計と医光応用

具有受控光致现象的复合纳米晶材料的设计和医学光子应用

• 批准号: 22K04713
• 负责人: 柳谷 伸一郎
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: The University of Tokushima
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04713/
• 关键词: フォトポレーション; ナノ複合粒子; プラズモニクス; 金ナノ粒子; 酸化チタン; 光と細胞の相互作用; 局在プラズモン共鳴; 金属ナノ粒子; 光熱効果

本研究では、①光によって発生する熱や電子を制御するための複合ナノ結晶の設計（計算機シミュレーション）と作製、②超短パルスレーザーやテラヘルツ光まで視野に入れた光物性測定。さらに、③化合物の細胞内導入補助機能や光熱や光線力学による細胞死など、複合ナノ粒子と細胞の相互作用の解明を目的として研究を行った。本年度は初年度として実験系の構築や試行実験、実験条件の検討を主に行い、以下の知見を得た。① 金ナノ粒子／酸化チタンナノ構造体を作製し、酸化チタン成長条件とナノ結晶構造の関係について検討を行った。金ナノ粒子結晶粒子上に核生成した酸化チタン結晶は、金ナノ粒子があるときと無いときで結晶性に変化が見られた。また、酸化チタンの膜厚を増加させることによって成長とともにアナターゼ結晶が発現することを高分解能電子顕微鏡及び、エネルギー分散型X線分光法により明らかにした。② 複合ナノ粒子作製過程で得られる金ナノ粒子／酸化チタン積層膜について、紫外可視分光法、テラヘルツ時間分解分光法等を使って光吸収特性について測定を行った。金ナノ粒子の局在プラズモン共鳴波長が酸化チタンの存在により赤方遷移していることを確認した。③ モデル癌細胞としてＨｅＬａ細胞を用い、フェムト秒レーザーによるフォトポレーションの実験系の構築、及び測定条件の探索を行った。フォトポレーションにより細胞が変化する様子のその場観察を行ったところ、細胞培養液中に金ナノ粒子を添加した時、細胞の形態変化と内容物溶出が確認された。

在这项研究中，我们将（1）设计（计算机模拟）和制造复合纳米晶体来控制光产生的热量和电子，以及（2）测量超短脉冲激光和太赫兹光的光学特性。此外，我们还进行了旨在阐明复合纳米颗粒与细胞之间相互作用的研究，例如（3）协助化合物引入细胞的功能以及由于光热和光动力学导致的细胞死亡。今年作为第一年，我们主要围绕实验体系的搭建、试行实验、实验条件的考察，获得了以下知识。 ① 我们创建了金纳米颗粒/二氧化钛纳米结构，并研究了二氧化钛生长条件与纳米晶体结构之间的关系。在金纳米颗粒晶体颗粒上成核的氧化钛晶体的结晶度在有和没有金纳米颗粒的情况下变化。另外，通过高分辨率电子显微镜和能量色散X射线光谱表明，通过增加氧化钛膜的厚度，随着氧化钛膜的生长，出现锐钛矿晶体。 ②采用紫外可见光谱、太赫兹时间分辨光谱等方法测量了复合纳米粒子生产过程中得到的金纳米粒子/二氧化钛层状薄膜的光吸收性能。我们证实，由于氧化钛的存在，金纳米粒子的局域等离子体共振波长发生红移。 ③以HeLa细胞为模型癌细胞，构建了飞秒激光光穿孔实验系统，并探索了测量条件。对光穿孔引起的细胞变化的原位观察表明，当将金纳米粒子添加到细胞培养基中时，观察到细胞形态和内容物洗脱的变化。

项目成果

フェムト秒レーザーによるHela細胞の細孔形成とナノ粒子の影響

飞秒激光在 Hela 细胞中的孔形成及纳米颗粒的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 松本 実久;柳谷 伸一郎;髙成 広起;南 康夫
• 通讯作者: 南 康夫

貴金属ー酸化チタン複合ナノ結晶成長制御と光物性

贵金属-氧化钛复合纳米晶生长控制及光学性能

• 发表时间: 2023
• 作者: 松本 実久;柳谷 伸一郎;髙成 広起;南 康夫;柳谷伸一郎
• 通讯作者: 柳谷伸一郎

In-situ observation of photo-induced phenomena of AuNP-deposited HeLa cells with femto second laser

飞秒激光原位观察 AuNP 沉积 HeLa 细胞的光致现象

• 发表时间: 2023
• 作者: M. Matsumoto;H. Takanari;Y. Minami and S. Yanagiya
• 通讯作者: Y. Minami and S. Yanagiya