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

基本信息

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

项目摘要

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。

在这项研究中，我们将使用首席研究员迄今为止开发的两种技术：（1）一种组装用温度响应性配体修饰的金纳米颗粒的方法，以及（2）一种组装用温度响应性配体修饰的金纳米颗粒的方法。通过结合生产涂有亲水性和疏水性配体的 Janus 形颗粒的方法，我们正在致力于创造可以通过近红外光照射破坏细胞膜的金纳米颗粒。具体来说，我们使用Janus形状的AuND，这是一种圆盘状金纳米粒子（金纳米圆盘= AuND），其形状易于吸附并停留在细胞膜表面，并在一侧涂有亲水配体，另一侧涂有亲水配体。温度响应性配体。在生物温度下，AuND 的两侧都表现出亲水性，但当 AuND 受到近红外光（即等离子体波长）照射时，由于光热转换，温度局部升高，并且温度响应性配体变为疏水性。该作用表现出两亲性，表面活性效应破坏靶细胞的细胞膜。该方法的实现将使一种新的光免疫疗法成为可能，该疗法利用具有高度生物渗透性的近红外光来高效破坏靶细胞并降低毒性。 2020年度，我们制备了AuND，并确认其吸收近红外光。接下来，通过将具有羧酸末端的亲水性配体和具有甲基的弱疏水性配体混合来对AuND的表面进行修饰，以赋予温度响应性。结果，他们显示了响应加热/冷却的组装/分解，并且发现可以通过改变羧酸配体的比例来微调组装温度。此外，由于羧酸带负电荷，AuND 表现出良好的分散稳定性，预计这在应用于培养基或血液中时将是有利的。此外，关于AuND的温度响应性，发现当温度升高或降低时聚集温度不同。这被认为是由于羧基形成的氢键的强度在疏水/亲水环境中发生变化。利用这一点，我们可以期待其作为功能材料的发展，包括医疗应用。

项目成果

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专著数量（0）

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会议论文数量（0）

专利数量（0）

Core?Gap?Shell Nanoparticles@Polyaniline with Tunable Plasmonic Chiroptical Activities by pH and Electric Potential Dual Modulation

具有可通过pH和电位双重调制调节等离子体手性光学活性的核·间隙·壳纳米粒子@聚苯胺

DOI：
10.1021/acs.chemmater.2c00313
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
8.6
作者：
Lin Han;Mitomo Hideyuki;Yonamine Yusuke;Guo Zhiyong;Ijiro Kuniharu
通讯作者：
Ijiro Kuniharu

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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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

Hysteresis on assembly/disassembly of gold nanodiscs coated with thermo-responsive molecules

涂有热响应分子的金纳米圆盘组装/拆卸的滞后现象

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Joshua Chidiebere Mba; Hideyuki Mitomo; Yusuke Yonamine; Yasutaka Matsuo;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

利用 X 射线自由电子激光单粒子分析测定溶液中金纳米三角形的三维结构

DOI：
10.1364/optica.457352
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
10.4
作者：
Nakano Miki;Miyashita Osamu;Joti Yasumasa;Suzuki Akihiro;Mitomo Hideyuki;Niida Yoshiya;Yang Ying;Yumoto Hirokatsu;Koyama Takahisa;Tono Kensuke;Ohashi Haruhiko;Yabashi Makina;Ishikawa Tetsuya;BESSHO YOSHITAKA;Ijiro Kuniharu;Nishino Yoshinori;Tama Florence
通讯作者：
Tama Florence

Self-Assembly of Gold Nanoparticles in Solution

金纳米颗粒在溶液中的自组装