【本学研究者情報】

〇多元物質科学研究所　助教　谷地赳拓
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• 水中で安定な200 nm以下の近赤外光応答性金ナノ粒子カプセルを作製。
• 相分離を利用して水溶性物質を1,000倍以上に濃縮し、DNAを90%以上の効率で内包。
• 低出力の近赤外LED光でDNAを迅速に放出。核酸デリバリーへの応用に期待。

【概要】

北海道大学電子科学研究所の三友秀之准教授、同大学大学院生命科学院博士後期課程の張　冬雨氏、東北大学多元物質科学研究所の谷地赳拓助教、米倉功治教授（理化学研究所放射光科学研究センターグループディレクター兼務）らの研究グループは、核酸などの水溶性物質を高濃縮して内包し、近赤外光^＊1の照射によって効率的に放出できる金ナノ粒子カプセルを開発しました。

研究グループはこれまでに、水相中の溶質が濃縮されることで生じる相分離^＊2を利用して、金ナノ粒子からなる微小なカプセルの内部に水溶性物質を1,000倍以上に濃縮して内包する手法を開発してきました。一方、従来のカプセルは水中で構造を維持できず、内包物を外部刺激によって制御して放出する機能も備えていませんでした。本研究では、近赤外光を吸収する小型の金ナノロッド^＊3を用い、カプセル表面をポリエチレングリコール（PEG）で架橋することで、200 nm以下のサイズで、水中でも安定な金ナノロッドカプセルを作製しました。

DNAなどの水溶性物質の90%以上をカプセル内部に取り込むことができました。また、1,000倍以上の濃縮効果が得られ、DNAの金ナノロッド表面への吸着は10%以下であることから、強い静電相互作用に頼らず水溶性物質を高濃度に内包できることが示されました。さらに、低出力の近赤外LED光を照射することでカプセルを崩壊させ、内包したDNAの約97%を数分以内に放出することに成功しました。

本成果は、強い相互作用によって物質を保持するのではなく、水相の縮小に伴う濃縮と、それにより生じる相分離を利用して水溶性物質を物理的に内包するナノキャリアに、水中安定性と光による放出機能を付与したものです。今後、細胞への取り込みや生体安全性などを検証することで、核酸医薬などを必要な場所で光により放出する新たなドラッグデリバリーシステムへの展開が期待されます。

なお、本研究成果は、2026年9月23日（水）公開のSmall誌にオンライン掲載されました。

【用語解説】

＊1 近赤外光 ... 可視光よりも波長が長い赤外光のうち、比較的波長の短い光のこと。生体組織を比較的透過しやすいことから、診断や治療などへの利用が研究されている。本研究では波長810 nmの近赤外光を使用した。

＊2 相分離（液-液相分離） ... 液体中に組成の異なる複数の液相が形成される現象のこと。本研究では、水相と水に混ざり合う有機溶媒を混合する過程で、水相が縮小してクエン酸などの溶質が濃縮されることで、微小な水相が形成される。その界面に金ナノロッドが集積することで、中空のカプセルが形成される。

＊3 金ナノロッド ... 棒状の金ナノ粒子のこと。粒子の大きさや形状によって光の吸収特性を制御でき、近赤外光を効率よく吸収する金ナノロッドを作製することができる。本研究では、吸収した近赤外光を熱に変換する性質を利用して、カプセル構造を崩壊させた。

【論文情報】

タイトル：NIR-Responsive Gold Nanorod Capsules for Efficient Cargo Encapsulation and Release
著者： 張　冬雨^１、谷地赳拓²、海原大輔²、濱口　祐²、米倉功治^2,3、蟹江澄志^2,4、居城邦治⁵、三友秀之⁵（¹北海道大学大学院生命科学院、²東北大学多元物質科学研究所、³理化学研究所放射光科学研究センター、⁴東北⼤学国際放射光イノベーション・スマート研究センター、⁵北海道大学電子科学研究所）
掲載誌：Small（ナノ化学の専門誌）
DOI：10.1002/smll.75754

詳細（プレスリリース本文）

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