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KAIST、脳疾患治療用ナノ粒子プリンティング技術を開発

患者個人に合わせ特定部分の光熱治療が可能


大徳所在のKAIST(シン・ソンチョル総長)はバイオおよび脳工学科のナム・ユンギ教授研究チームがインクジェットプリンティングでマイクロメートルレベルの熱パターンをプリントし、遠隔で神経細胞の電気的活性を制御する技術を開発したと2月27日に発表した。

ナノ光熱刺激技術は金属ナノ粒子の熱プラズモニック現象を利用して神経細胞の活性を調節する技術。研究チームは4年間にわたる研究を通じてナノ光熱効果による神経細胞活性抑制現象を発見した。これを利用しててんかんなどの脳疾患で発生する神経細胞の非正常的な活動を調節するための技術を研究した。

研究チームは既存のナノ光熱刺激技術のもつ空間的な選択性の限界と解像度の製薬を克服するためにインクジェットプリンティング技術を利用したナノ粒子の微細パターン作業でナノ光熱刺激技術を選択的な部分にのみ加える技術を開発した。

精密インクジェットプリンティングと高分子電解質積層コーティング法を結合して高解像度の選択的光熱刺激技術を実現した。精密インクジェットプリンティング技術を利用すれば金属ナノ粒子をインクに使用して数十マイクロメートルの大きさのナノ粒子パターンを作ることができる。

この技術と高分子電解質積層コーティング法を結合すれば必要とする形をより精密にプリントすることができ安定性が高く多様な基板に使用することが可能。また高分子電解質コーティング法は細胞親和的なので細胞実験や生体技術に利用しやすい。

研究チームはこの技術により金ナノロッド粒子を数十マイクロメートルの解像度でプリントして数センチ以上の精密なナノ粒子パターンを製造した。このパターンに光を照射すればプリントした形の通りに精密な熱パターンを形成できる。

また培養された脳神経細胞の活動を選択的かつ一時的に光の照射により抑制できることを実験を通じて確認した。熱パターン技術を利用すれば神経細胞の電気的活性を熱発生部分にのみ一時的に抑制できるので選択的に光熱神経刺激を与えられる。こうして必要な細胞領域のみ区分して活動を抑制し、患者個人個人に合わせた光熱神経刺激治療を提供することができるようになった。

研究に当ったナム・ユンギ教授は「必要とする形態の熱の形を容易に印刷できるので工学的に幅広く活用できる。バイオ工学の分野で生体機能の調節のために光と熱を利用した多様なインターフェース製造に利用でき新たな偽造防止技術などにも利用が可能だろう」と話している。

研究成果は『ACS Nano』に2月5日付で掲載された。





[2018-03-02]

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