ナノバイオテクノロジーの応用展開

東レリサーチセンター調査研究部門/2005.9

当館請求記号:RA71-H153

分類:技術動向


目次


目次

  • 第1章
    総論
    1
    • 1.1
      ナノテクノロジーとは
      1
    • 1.2
      国内外におけるバイオテクノロジー政策とナノテクノロジー
      3
    • 1.3
      ナノテクノロジーにおける国内の政策について
      5
      • 1.3.1
        文部科学省のナノテクノロジーに関連する科学技術政策
        6
      • 1.3.2
        経済産業省のナノテクノロジーに関連する科学技術政策
        8
      • 1.3.3
        厚生労働省のナノテクノロジーに関連する科学技術政策
        9
      • 1.3.4
        総務省のナノテクノロジーに関連する科学技術政策
        10
      • 1.3.5
        農林水産省のナノテクノロジーに関連する科学技術政策
        11
    • 1.4
      各分野におけるナノテクノロジーに関連する主要研究テーマ
      12
    • 1.5
      ナノテクノロジーへの取り組み(国内企業)
      13
    • 引用文献
      14
  • 第2章
    ナノバイオテクノロジーの市場動向
    16
    • 2.1
      わが国におけるナノバイオテクノロジー産業
      16
      • 2.1.1
        ナノバイオテクノロジー産業のカテゴリー
        16
      • 2.1.2
        ナノバイオテクノロジー基幹技術
        16
        • 2.1.2.1
          再生医療関連の技術動向
          18
        • 2.1.2.2
          DDS関連の技術動向
          21
    • 2.2
      ナノバイオテクノロジー各分野における国内外の市場
      22
      • 2.2.1
        バイオマテリアル関連市場の動向
        25
      • 2.2.2
        DDS関連市場の動向
        25
      • 2.2.3
        研究支援分野および医療分野関連市場の動向
        26
        • 2.2.3.1
          抗体医薬
          27
        • 2.2.3.2
          DNAチップ
          27
        • 2.2.3.3
          分子標的治療薬
          27
      • 2.2.4
        検査・診断薬関連市場の動向
        28
        • 2.2.4.1
          ECA (electrochemical array) チップ
          28
        • 2.2.4.2
          μ-TAS装置
          28
        • 2.2.4.3
          プロテインチップ
          28
    • 引用文献
      29
  • 第3章
    バイオマテリアルおよび機能性超分子の最新動向
    30
    • 3.1
      生体高分子(天然高分子)
      31
      • 3.1.1
        はじめに
        31
      • 3.1.2
        生体高分子の種類と特性
        31
        • 3.1.2.1
          核酸
          31
          • (1)
            核酸の構造
            31
          • (2)
            核酸の機能
            33
          • (3)
            リボザイム・デオキシリボザイム(触媒機能を有する核酸分子)
            33
          • (A)
            リボザイムの種類
            33
          • (B)
            リボザイムの機能化
            34
        • 3.1.2.2
          タンパク質
          35
          • (1)
            コラーゲン
            36
          • (2)
            絹フィブロイン
            37
          • (3)
            アンジオポエチン様増殖因子 (AGF)
            39
        • 3.1.2.3
          細胞
          40
          • (1)
            機能性を持たせた細胞
            40
          • (2)
            幹細胞
            42
        • 3.1.2.4
          抗体
          43
          • (1)
            スーパー抗体酵素
            44
          • (A)
            HIV-1 gp41を破壊するスーパー抗体酵素41S-2-L
            45
          • (B)
            ヘリコバクター・ピロリ菌のウレアーゼを特異的に破壊するスーパー抗体酵素
            45
          • (C)
            その他のスーパー抗体酵素
            45
        • 3.1.2.5
          酵素
          46
          • (1)
            好熱性微生物由来、アミノ酸生合成系酵素
            46
          • (2)
            好アルカリ性徴生物に由来する多糖加水分解酵素
            47
          • (A)
            キシラナーゼ
            47
          • (B
            キチナーゼ
            47
        • 3.1.2.6
          脂質
          47
          • (1)
            リン脂質
            47
          • (2)
            リポソーム
            48
          • (A)
            カチオニックリポソーム
            49
          • (B)
            モノクローナル抗体結合リポソニム
            49
          • (3)
            脂質ナノチューブ
            50
          • (4)
            脂質ナノ構造体
            50
        • 3.1.2.7
          多糖類
          50
          • (1)
            セルロース
            51
          • (A)
            バクテリアセルロース
            51
          • (2)
            キチン・キトサン
            52
          • (3)
            アルギン酸
            53
        • 3.1.2.8
          その他の生体高分子
          53
          • (1)
            タンニン(天然ポリフェノール)
            53
          • (2)
            ポルフィリン
            54
      • 3.1.3
        生体高分子の調製・製造方法
        55
        • 3.1.3.1
          核酸を利用したバイオマテリアルの製造方法
          55
          • (1)
            人工リボザイム(インビトロ選択法)
            55
          • (2)
            塩基部無保護DNAの化学合成法
            56
          • (3)
            核酸の機能化手法
            57
        • 3.1.3.2
          タンパク質を利用したバイオマテリアルの製造方法
          57
          • (1)
            超タンパク質材料の創製
            57
          • (2)
            無細胞タンパク質合成法
            58
          • (3)
            短パルスレーザーを用いたタンパク質の結晶化
            59
          • (4)
            タンパク質結晶育成技術
            60
        • 3.1.3.3
          細胞を利用したバイオマテリアルの製造方法
          61
          • (1)
            Dlkモノクローナル抗体を用いた肝芽細胞の分離
            61
          • (2)
            生体材料表面への細胞接着
            62
          • (A)
            流水による洗浄分離型
            63
          • (B)
            一軸方向の層流による勇断剥離型
            63
          • (C)
            回転円板間の勇断流れによる剥離型
            63
          • (D)
            遠心分離機を用いた細胞引剥がし型
            63
          • (E)
            機械的引剥がし型
            63
          • (F)
            平行円板間ハーゲン・ポアゼイユ流剥離試験
            64
        • 3.1.3.4
          抗体を利用したバイオマテリアルの製造方法
          65
          • (1)
            標的タンパク質に対するスーパー抗体酵素作製法
            65
          • (2)
            遷移状態アナログの免疫による抗体酵素の作製
            65
        • 3.1.3.5
          酵素を利用したバイオマテリアルの製造方法
          66
          • (1)
            宿主・ベクター系の改良と利用
            66
          • (A)
            超好熱菌有用酵素遺伝子の高度好熱菌での効率的発現と利用
            67
          • (B)
            常温生物の酵素の耐熱化(生体内タンパク質工学)
            67
        • 3.1.3.6
          脂質を利用したバイオマテリアルの製造方法
          67
          • (1)
            脂質ナノチューブ
            67
          • (2)
            リボソーム
            69
          • (A)
            アリルアミン化合物を充填したリポソーム(サンド・アクチエンゲゼルシヤフト社)
            69
          • (B)
            カロチノイド化合物による安定化リポソーム(工業技術院長)
            70
          • (C)
            ヘモグロビン含有リポソーム(テルモ)
            71
        • 3.1.3.7
          多糖類
          71
          • (1)
            色素類(ポルフィリン・フタロシアニン)の合成法
            71
      • 3.1.4
        生体高分子の応用分野
        72
        • 3.1.4.1
          核酸
          72
          • (1)
            DNAチップ・機能性DNAチップ
            72
          • (2)
            DNAナノワイヤー
            74
          • (3)
            DNAフィルム
            74
          • (4)
            アンチセンス医療への活用
            75
          • (5)
            DNAワクチン
            75
          • (6)
            その他のDNA材料の応用
            76
          • (A)
            DNA分子電線
            76
          • (B)
            デオキシリボザイム・バイオセンサー
            76
          • (C)
            DNAコンピューター
            76
        • 3.1.4.2
          タンパク質
          76
          • (1)
            タンパク質ナノブロック
            76
          • (2)
            絹フィブロインによる創傷被覆材
            77
          • (3)
            ポリペプチド超分子
            78
        • 3.1.4.3
          細胞
          79
          • (1)
            細胞シート
            79
          • (2)
            細胞チップ
            80
          • (3)
            ES細胞
            82
        • 3.1.4.4
          抗体
          83
          • (1)
            抗体医薬
            83
          • (2)
            エイズワクチン療法の可能性を持つナノ分子・スーパー抗体酵素
            83
        • 3.1.4.5
          酵素
          84
          • (1)
            アルカリキシラナーゼの分子手術
            84
        • 3.1.4.6
          脂質
          84
          • (1)
            脂質ナノチューブのマニュピレーション
            84
          • (2)
            脂質膜利用のバイオセンサー開発
            85
          • (3)
            内側と外側の表面が異なる脂質ナノチューブの構築
            86
        • 3.1.4.7
          多糖類
          87
          • (1)
            アルギン酸人工細胞外マトリックスと皮膚再生・神経再生
            87
        • 3.1.4.8
          その他
          88
          • (1)
            細菌べん毛のナノバイオマシン
            88
          • (2)
            巨大ポルフィリンアレーのメゾスコピック構造デバイス
            89
      • 3.1.5
        生体高分子の課題と将来展望
        90
    • 引用文献
      91
    • 3.2
      合成高分子
      93
      • 3.2.1
        はじめに
        93
      • 3.2.2
        合成高分子の種類と特性
        94
        • 3.2.2.1
          刺激応答性高分子
          94
          • (1)
            熱応答性高分子
            96
          • (2)
            抗原応答性高分子・生体分子認識応答性
            98
          • (3)
            光応答性高分子
            98
          • (4)
            ナノゲル微粒子
            99
        • 3.2.2.2
          生体機能性高分子ミセル
          99
        • 3.2.2.3
          高分子ナノ粒子・ビーズ
          100
          • (1)
            刺激応答性磁性ナノ粒子
            100
          • (2)
            熱応答性磁性ナノ粒子
            101
          • (3)
            機能性磁性ナノビーズ
            102
        • 3.2.2.4
          105
          • (1)
            自己組織化膜
            105
          • (2)
            結晶配向膜
            105
          • (A)
            セルロース結晶内への有機分子の可逆的インターカレーション
            105
          • (B)
            磁場配向リン脂質二重膜に結合したメリチンの構造と配向
            105
          • (3)
            イオン輸送ベクトルを制御する機能性ゲル膜
            106
        • 3.2.2.5
          その他の合成高分子
          108
          • (1)
            デンドリマー
            108
          • (2)
            超分子ポリマー(ロタキサン・ポリロタキサン・分子ナノチューブ、カテナン)
            109
          • (3)
            熱可塑性プラストマー
            112
      • 3.2.3
        合成高分子の製造方法
        113
        • 3.2.3.1
          刺激応答性高分子の製造方法
          113
          • (1)
            刺激応答性高分子材料(アマシャムファルマシアバイオテク)
            113
          • (2)
            ケトエノール互変異性を利用した刺激応答性高分子(化学技術戦略推進機構)
            114
        • 3.2.3.2
          pH応答性高分子
          115
          • (1)
            pH応答性多孔質重合体(大日本インキ化学工業)
            115
          • (2)
            両性イオン型高分子ゲル、およびゲル膜(日本油脂)
            115
          • (3)
            飽和脂肪酸塩を包含したpH応答性機能ゲル(日本原子力研究所、ゼリア新薬工業)
            116
          • (4)
            pH応答性を有するラクトン環含有重合体(日本触媒)
            117
          • (5)
            pH応答性を有する分離膜(日本触媒)
            117
        • 3.2.3.3
          高分子ナノ(磁性粒子)・ビーズの製造法
          118
          • (1)
            フェライト超微粒子を用いた機能性磁性ナノビーズ
            118
        • 3.2.3.4
          膜の製造方法
          119
          • (1)
            カルボランーアゾベンゼン誘導体化合物からなる自己組織化膜(科学技術振興機構)
            119
          • (2)
            人工脂質二重膜の形成(科学技術振興機構)
            120
          • (3)
            高結晶性形状固定セルロース材料(科学技術振興機構)
            121
        • 3.2.3.5
          その他の合成高分子の製造方法
          121
          • (1)
            デンドリマー
            121
          • (2)
            ホストーゲスト相互作用による超分子ポリマーの形成
            122
      • 3.2.4
        合成高分子のナノテクノロジー応用分野
        123
        • 3.2.4.1
          ポリ乳酸をベースとした新規な生分解性高分子
          123
        • 3.2.4.2
          水系で生理活性物質の分離ができるクロマトグラフィーシステム
          124
        • 3.2.4.3
          再生医療を実現する新しい細胞培養皿の開発
          124
        • 3.2.4.4
          機能性高分子ゲルによる生理活性タンパク放出制御デバイスの設計
          124
        • 3.2.4.5
          機能性高分子キャリアを用いた遺伝子導入システムの構築
          124
        • 3.2.4.6
          熱応答性ハイドロゲルのバイオサイエンスへの応用
          125
        • 3.2.4.7
          高分子化医薬
          126
        • 3.2.4.8
          高分子ミセル型微粒子による抗癌剤とMRI造影剤のターゲティング
          127
        • 3.2.4.9
          高分子ミセル型止血剤
          128
        • 3.2.4.10
          人工細胞膜構造体を持つナノ微粒子
          128
        • 3.2.4.11
          医用磁性ナノビーズ
          129
        • 3.2.4.12
          デンドリマー
          131
          • (1)
            水溶性を利用したDDS
            131
          • (2)
            生理活性を示すデンドリマー
            132
        • 3.2.4.13
          環境応答性高分子ゲル合成(産業技術総合研究所環境化学技術研究部門機能性高分子グループ)
          132
        • 3.2.4.14
          ハチの巣型ナノ微粒子(金沢大学)
          133
      • 3.2.5
        合成高分子の課題と将来展望
        133
    • 引用文献
      134
      • 3.3
        無機材料
        135
        • 3.3.1
          はじめに
          135
        • 3.3.2
          バイオマテリアルとしての無機材料の種類と用途
          137
        • 3.3.2.1
          カーボン材料
          137
          • (1)
            フラーレン
            137
          • (A)
            フラーレンによる金属内包
            138
          • (B)
            フラーレンの化学修飾
            138
          • (C)
            フラーレンポリマー
            138
          • (2)
            カーボンナノチューブ
            139
          • (3)
            カーボンナノコーン
            140
          • (4)
            カーボン材料による複合体
            140
        • 3.3.2.2
          金属材料
          141
          • (1)
            金属ナノ粒子
            141
          • (2)
            金属ナノ結晶・金属ナノ組織
            142
        • 3.3.2.3
          バイオセラミック材料
          143
          • (1)
            生体不活性セラミックス(アルミナ(Al2O3)焼結体、ムライト (3Al2O3・2SiO2)) 焼結体やジルコニア((ZrO2) 焼結体)
            145
          • (2)
            活性セラミックス(水酸アパタイトなどのリン酸カルシウムセラミックス)
            146
          • (3)
            バイオガラス
            148
      • 3.3.3
        カーボンナノ材料の製造方法
        149
        • (1)
          レーザー蒸発法
          149
        • (2)
          アーク放電法
          149
        • (3)
          化学的蒸発法(CVD法)・マイクロ波 CVD 法
          150
      • 3.3.4
        カーボンナノ材料の特徴と特性
        150
        • (1)
          フラーレン
          150
        • (2)
          カーボンナノチューブ
          151
      • 3.3.5
        カーボンナノ材料の応用分野
        152
        • 3.3.5.1
          ナノカーボン分子の医療・バイオ分野への応用
          152
        • 3.3.5.2
          カーボンナノチューブのナノマニピュレーションと探針およびピンセット応用
          153
      • 3.3.6
        カーボンナノ材料の企業および研究機関の取り組み
        154
        • 3.3.6.1
          フラーレンの抗エイズ薬としての利用(カナダ:Cシックスティ社)
          154
        • 3.3.6.2
          カップ積層型カーボンナノチューブを用いた細胞培養容器の開発(GSI クレオス)
          154
        • 3.3.6.3
          赤血球代用薬パーフルオロカーボン乳剤の量産化(科学技術振興機構、日本ビーイーイー)
          155
      • 3.3.7
        カーボンナノ材料の課題と将来展望
        155
      • 3.3.8
        金属材料の製造方法
        156
        • 3.3.8.1
          金属ナノ粒子
          156
          • (1)
            金ナノ粒子の製造方法
            157
          • (2)
            ポリシランシェル架橋型ミセルを鋳型とした金属ナノ粒子の調製(東京工業大学資源化学研究所)
            158
          • (3)
            濃厚貴金属ナノ粒子ペーストの調製(日本ペイント)
            160
        • 3.3.8.2
          金属ナノ結晶の製造方法
          161
          • (1)
            ガス凝集法
            161
          • (2)
            電気メッキ法
            162
          • (3)
            液体急冷法
            162
          • (4)
            強歪加工法
            162
          • (5)
            粉末冶金的手法
            162
        • 3.3.8.3
          金属ナノ複相組織
          163
      • 3.3.9
        金属材料の応用分野
        164
        • 3.3.9.1
          金ナノ粒子を利用した生体の染色
          164
        • 3.3.9.2
          ナノ複合材の応用
          165
        • 3.3.9.3
          アルミニウム合金、ナノ結晶粒化)(東北大学工学研究科)
          165
        • 3.3.9.4
          高生体適合性β型チタン合金の開発(豊橋技術科学大学)
          166
      • 3.3.10
        金属材料の課題と将来展望
        166
      • 3.3.11
        バイオセラミックス材料の製造方法
        167
        • 3.3.11.1
          HAPの合成法
          167
        • 3.3.11.2
          アモルファスアパタイト膜の製造方法(日本製鋼所)
          168
        • 3.3.11.3
          高純度易焼結性アルミナの製造方法(大同化学工業)
          169
        • 3.3.11.4
          アルミナ焼結体の製造方法(住友化学工業)
          170
        • 3.3.11.5
          フラーレン分散セラミックスの製造方法(東京大学)
          171
        • 3.3.11.6
          バイオセラミックス含有セル構造体の製造方法(タキロン)
          172
      • 3.3.12
        バイオセラミックス材料の応用分野
        173
        • 3.3.12.1
          機能集積型セラミックス
          173
          • (1)
            生体組織形成を模倣したミセルの自己組織化による、規則配列制御ナノスケールセラミックスの創製
            173
          • (2)
            生物機能を模倣した機能性材料の開発
            173
          • (3)
            生体硬組織の無機ネットワーク構造を模倣した、骨組織誘導型人工骨の創製
            174
          • (4)
            生体硬組織代替無機系融合材料創製技術の研究
            174
          • (5)
            水質浄化用微生物担体セラミックスの開発
            174
        • 3.3.12.2
          β-TCP粉の開発と応用
          175
        • 3.3.12.3
          高機能磁性シリカナノビーズ
          175
        • 3.3.12.4
          窒化アルミニウム薄膜の作製とその皮膚としての機能性
          176
      • 3.3.13
        バイオセラミックス材料の課題と将来展望
        177
    • 引用文献
      178
      • 3.4
        有機一無機ハイブリッドバイオマテリアル
        180
        • 3.4.1
          はじめに
          180
        • 3.4.2
          有機-無機ハイブリッド材料の種類と用途
          180
        • 3.4.2.1
          アパタイト複合体
          180
        • 3.4.2.2
          マグネタイト複合体
          182
        • 3.4.2.3
          無機-バイオコンジュゲート材料
          182
          • (1)
            無機材料-タンパク質
            182
          • (2)
            バイオミネラルを模倣した無機-有機ハイブリッド材料
            184
          • (3)
            有機(有機高分子ゲル)・無機(シリカ、HAP、炭酸Caハイブリッド機能ゲル
            185
        • 3.4.2.4
          その他のハイブリッド材料
          187
          • (1)
            グライコ・ナノマテリアルズ
            187
          • (2)
            ナノファイバー
            189
      • 3.4.3
        有機-無機ハイブリッド材料の製造方法
        190
        • 3.4.3.1
          アパタイト粒子分散チタン複合化プロセス
          190
        • 3.4.3.2
          アパタイトーコラーゲン複合体人工骨の合成
          191
        • 3.4.3.3
          HAPを表面修飾した複合体材料の合成
          191
        • 3.4.3.4
          デキストランーマグネタイト複合体(磁性流体の合成)
          192
          • (1)
            間接法
            192
          • (2)
            直接法
            192
        • 3.4.3.5
          層状物質を利用した無機-有機ハイブリッド材料の合成(層状ペロブスカイト)
          193
        • 3.4.3.6
          有機・無機ハイブリッド機能ゲルの合成
          194
        • 3.4.3.7
          高分子-金属クラスター複合体の製造方法(工業技術院物質工学工業技術研究所)
          194
      • 3.4.4
        有機一無機ハイブリッド材料の特徴と特性
        195
        • 3.4.4.1
          アパタイト粒子分散チタン複合材料
          195
        • 3.4.4.2
          デキストランーマグネタイト複合体(磁性流体)
          196
        • 3.4.4.3
          グライコ・ナノマテリアルズ
          196
      • 3.4.5
        有機-無機ハイブリッド材料の応用分野
        197
        • 3.4.5.1
          非天然機能分子を導入した半人工タンパク質
          197
          • (1)
            外部刺激応答性半人工酵素
            197
          • (2)
            光駆動型ヘムタンパク質
            197
          • (3)
            糖結合性タンパク質
            198
        • 3.4.5.2
          人工細胞膜セラソーム
          198
        • 3.4.5.3
          高分子-炭酸カルシウム複合体を用いた徐放性材料
          201
        • 3.4.5.4
          バイオコンジュゲーションによる生理活性タンパクのインテリジェント化
          202
        • 3.4.5.5
          HAP 生分解性高分子ハイブリッド
          202
        • 3.4.5.6
          骨修復用ハイブリッドバイオマテリアルの開発
          203
          • (1)
            骨伝導性ガラスセラミックス
            203
          • (2)
            生体吸収性細胞組込型ハイブリッド材料
            203
        • 3.4.5.7
          軟骨素材の自己組織化
          204
        • 3.4.5.8
          シュガーボールを用いたナノ医薬
          204
        • 3.4.5.9
          無機ナノ粒子・有機・細胞三元複合体による生体活性材料(国立循環器病センター研究所)
          206
        • 3.4.5.10
          ハイブリッド型バイオスカフォールドの創製(広島大学医歯薬学総合研究科探索医科学講座、生体材料学・歯科理工学研究室)
          207
      • 3.4.6
        有機-無機ハイブリッド材料の課題と将来展望
        207
    • 引用文献
      208
      • 3.5
        超分子バイオコンジュゲート材料
        209
        • 3.5.1
          はじめに
          209
        • 3.5.2
          超分子の種類
          209
        • 3.5.2.1
          金属錯体人工DNA
          209
        • 3.5.2.2
          磁性粒子・バイオマグネット
          210
        • 3.5.2.3
          超分子ポルフィリン機能体
          211
      • 3.5.3
        バイオコンジュゲート材料の製造方法
        211
        • 3.5.3.1
          遺伝子組み換えによる機能性磁性細菌粒子の作製
          211
        • 3.5.3.2
          バイオコンジュゲートナノ粒子の創製
          213
        • 3.5.3.3
          多糖コンジュゲートナノ粒子の創製
          214
      • 3.5.4
        バイオコンジュゲート材料の特徴と特性
        215
        • 3.5.4.1
          アンチセンス人工核酸
          215
        • 3.5.4.2
          磁性細菌粒子
          216
        • 3.5.4.3
          バイオミメティック(生体機能模倣)材料
          216
        • 3.5.4.4
          コンビナトリアル・バイオエンジニアリング
          218
      • 3.5.5
        バイオコンジュゲート材料の応用分野
        219
        • 3.5.5.1
          ポリマーブレンドーバイオリサイクル
          219
        • 3.5.5.2
          新規物質検出原理PRESS法への応用
          219
        • 3.5.5.3
          機能性磁性細菌粒子を用いた環境ホルモン様物質の検出・スクリーニング
          221
        • 3.5.5.4
          磁性細菌粒子を利用した自動測定装置
          221
        • 3.5.5.5
          DNAチップ
          222
          • (1)
            静電的相互作用を利用したDNA抽出法
            222
          • (2)
            マイクロチップ上での遺伝子増幅操作
            222
        • 3.5.5.6
          DNAナノ粒子を用いる遺伝子-塩基多型の完全識別
          222
        • 3.5.5.8
          バイオコンジュゲートナノ粒子を応用した抗レトロウイルスワクチンの開発(大阪大学大学院工学研究科分子化学専攻)
          223
        • 3.5.5.9
          生体高分子を用いたpH応答性医薬キャリアの設計(東京都立大学工学研究科)
          223
      • 3.5.6
        バイオコンジュゲート材料の課題と将来展望
        224
    • 引用文献
      225
    • 3.6
      量子ドット
      225
      • 3.6.1
        はじめに
        225
      • 3.6.2
        量子ドットの特徴と特性
        225
        • 3.6.2.1
          量子ドットに閉じ込められた電子の挙動
          225
        • 3.6.2.2
          量子ドットの光学的性質
          226
      • 3.6.3
        量子ドットの作製方法
        227
        • 3.6.3.1
          微細加工による作製
          228
        • 3.6.3.2
          自己形成的な方法
          229
        • 3.6.3.3
          液滴エピタキシー技術を用いた手法
          230
      • 3.6.4
        量子ドットの応用分野
        231
        • 3.6.4.1
          量子ドットをがん診断に応用(産総研)
          231
        • 3.6.6.2
          ペプチド鎖を会合させた量子ドット
          232
        • 3.6.4.3
          ナノサイズカプセルとジスルフィド結合させた量子ドット
          232
        • 3.6.4.4
          バイオ分子を用いた量子ドットの作製
          232
      • 3.6.5
        量子ドットの課題と将来展望
        232
    • 引用文献
      233
    • 3.7
      バイオマテリアルに関連する国内特許
      234
      • 3.7.1
        DNAを利用したバイオマテリアル関連国内特許
        234
      • 3.7.2
        リポソームを利用したバイオマテリアル関連国内特許
        236
      • 3.7.3
        糖類を利用したバイオマテリアル関連国内特許
        238
      • 3.7.4
        合成高分子(刺激応答性)関連国内特許
        240
      • 3.7.5
        合成高分子(pH応答性)関連国内特許
        242
      • 3.7.6
        合成高分子(感温性、熱応答性)関連国内特許
        243
      • 3.7.7
        合成高分子(その他機能)関連国内特許
        245
      • 3.7.8
        無機材料を利用したバイオマテリアル関連特許
        246
      • 3.7.9
        その他バイオマテリアル関連特許
        248
  • 第4章
    再生医療で利用されるナノテクノロジーの最新動向
    250
    • 4.1
      再生医療の現状と倫理
      251
    • 4.2
      生分解性高分子ハイブリッド材料の開発と再生医療への応用
      252
      • 4.2.1
        氷粒子による高分子足場材料の製造法
        253
      • 4.2.2
        生分解性高分子ハイブリッドスポンジの製造法
        253
    • 4.3
      骨の再生医療
      256
      • 4.3.1
        骨髄細胞-セラミックス多孔体ハイブリッドを用いた骨再生
        257
      • 4.3.2
        有機-無機ハイブリッド素材を用いた骨再生
        258
      • 4.3.3
        金属素材を用いる骨再生
        260
    • 4.4
      皮膚および神経の再生医療
      261
      • 4.4.1
        アルギン酸人工細胞外マトリックス
        261
      • 4.4.2
        抗菌剤を放出するインテリジェント材料
        264
    • 4.5
      靭帯・腱の再生医療
      265
      • 4.5.1
        膝前十字靭帯の再生
        265
      • 4.5.2
        再生医工学による靭帯・腱の再生
        267
      • 4.5.3
        靭帯・腱再生の研究例・
        268
    • 4.6
      幹細胞を利用する再生医療
      268
      • 4.6.1
        成体幹細胞を利用する再生医療
        268
      • 4.6.2
        胚性幹 (ES) 細胞を利用する再生医療
        269
    • 4.7
      細胞シート工学と再生医療
      271
      • 4.7.1
        温度応答性培養皿と細胞シート工学
        271
      • 4.7.2
        細胞シート工学を用いた重層培養
        272
        • 4.7.2.1
          ヒト肝細胞の重層培養
          272
        • 4.7.2.2
          心筋細胞シートを積層して作製した心筋パッチ
          273
    • 4.8
      抹消血管の再生
      274
    • 4.9
      細胞の分化・増殖を促進するための材料
      276
      • 4.10
        3次元スキャホールド
        276
    • 4.11
      細胞増殖因子とDDS
      278
    • 4.12
      再生医療における企業および研究機関の取り組み
      280
      • 4.12.1
        組織工学技術を用いた骨・軟骨再生に関する研究(名古屋大学大学院医学系研究科)
        280
      • 4.12.2
        ハイブリッド型人工血管の作製(横浜市立大学医学部)
        280
      • 4.12.3
        血管新生と血管保護療法の開発に関する研究(東京大学大学院医学系研究科・循環器内科)
        280
      • 4.12.4
        細胞組織工学を応用した培養皮膚の開発に関する研究(北里大学医療衛生学部人工皮膚研究開発センター)
        281
      • 4.12.5
        Stem cell を用いた人工皮膚の再構築に関する研究(国立国際医療センター研究所細胞組織再生医学研究部)
        281
      • 4.12.6
        骨髄細胞を用いた形質転換心筋細胞の開発に関する研究(慶慮義塾大学医学部心臓病先進治療学)
        281
      • 4.12.7
        造血幹細胞の体内増幅/体外増幅のための増殖分化制御システムの開発と応用(自治医科大学医学部)
        281
      • 4.12.8
        細胞・組織加工医薬品・医療用具の品質等の確保に関する研究(国立医薬品衛生研究所)
        282
      • 4.12.9
        神経幹細胞を用いた神経変性疾患の治療に関する研究(国立精神・神経センター神経研究所)
        282
      • 4.12.10
        自家培養皮膚・コラーゲンマトリックスの開発(メニコン)
        282
      • 4.12.11
        モジュール化によるタンパク階層構造の構築(科学技術振興事業団・戦略的創造研究)
        283
      • 4.12.12
        ヒトES細胞を用いた新規細胞治療法の開発(京都大学大学院医学系研究科)
        284
      • 4.12.13
        機能性高分子ゲルの人工関節への応用(北海道大学医学部・北海道大学大学院理学研究科)
        284
      • 4.12.14
        タンパク質徐放体、人工骨及び組織工学スキャフォールド(産業技術総合研究所、早稲田大学)
        285
      • 4.12.15
        モジュール化人工骨(物質・材料研究機構、科学技術振興事業団、タマチエ業、エスコム)
        285
      • 4.12.16
        骨欠損部に埋込補填材オスフェリオン(オリンパスバイオマテリアル)
        286
      • 4.12.17
        生体由来タンパク質(ゲル)による人工筋肉(北海道大学大学院理学研究科)
        286
    • 4.13
      再生医療の課題と将来展望
      286
    • 4.14
      再生医療に関連する国内特許
      287
      • 4.14.1
        細胞の移植や処理技術に関する国内特許
        287
      • 4.14.2
        再生の足場関連国内特許
        289
      • 4.14.3
        人工血管・神経の形成技術関連国内特許
        290
      • 4.14.4
        組織再生方法の関連国内特許
        291
    • 引用文献
      293
  • 第5章
    ドラッグ・デリバリー・システム (DDS) で利用されるナノテクノロジー
    294
    • 5.1
      ナノテクノロジーを背景としたDDS手法
      294
      • 5.1.1
        放出制御型DDS(コントロールドリリース)と天然・合成高分子
        296
      • 5.1.1
        アダラートCR錠の構造
        299
        • 5.1.1.2
          酢酸リュープロレリン徐放化製剤リュープリン
          300
      • 5.1.2
        生体膜透過促進および薬物吸収改善型DDS
        302
      • 5.1.3
        標的指向型DDS(ターゲッティング)
        304
        • 5.1.3.1
          リピッドマイクロスフェアを利用するターゲッティング
          304
        • 5.1.3.2
          生分解性ナノパーティルを利用するターゲッティング
          306
    • 5.2
      ナノ粒子製造技術を利用したDDS手法
      309
      • 5.2.1
        乾燥噴霧法による難溶解性医薬品の可溶化による消化管吸収改善
        309
      • 5.2.2
        超臨界流体晶析法による高分子薬物の吸入用ドライパウダー
        310
    • 5.3
      癌化学療法におけるDDS手法
      313
      • 5.3.1
        リポソーム
        314
        • 5.3.1.1
          リポソームへの放出制御能の付加
          314
        • 5.3.1.2
          ポリマーソーム
          314
        • 5.3.1.3
          ハイブリッドリポソーム
          315
      • 5.3.2
        高分子ミセル
        315
    • 5.4
      遺伝子治療におけるDDS手法
      318
      • 5.4.1
        ウイルスベクター
        318
      • 5.4.2
        非ウイルス性ベクター
        319
      • 5.4.3
        中空タンパク質ナノカプセルを用いる遺伝子・薬物のピンポイントDDS
        320
    • 5.5
      感染症治療におけるDDS手法
      324
      • 5.5.1
        真在性真菌症に対するアムホテリシンBのDDS
        325
      • 5.5.2
        重症肺炎におけるサイトカイン遺伝子治療のDDS
        326
      • 5.5.3
        アンチセンスヌクレオチドならびにRNA干渉を応用した遺伝子治療 のDDS
        327
        • 5.5.3.1
          アンチセンスヌクレオチド
          327
        • 5.5.3.2
          RNA干渉
          328
        • 5.5.3.3
          多糖-核酸コンジュゲートの核酸医薬デリバリー
          329
    • 5.6
      インテリジェントバイオマテリアルを用いたDDS
      331
      • 5.6.1
        マルチターゲッティングの概念
        332
      • 5.6.2
        pH応答性ハイドロゲル
        332
      • 5.6.3
        温度応答性ハイドロゲル
        333
      • 5.6.4
        刺激放出性リポソーム
        333
        • 5.6.4.1
          pH応答型リポソー
          333
        • 5.6.4.2
          酸化還元電位応答型リポソーム
          334
      • 5.6.5
        温度応答性高分子ミセル
        334
      • 5.6.6
        磁性微粒子(マグネタイト)
        335
    • 5.7
      タンパク療法におけるDDS
      337
      • 5.7.1
        ファージ表面提示法による機能性人工タンパク質の創製システムの構築
        337
      • 5.7.2
        部位特異的バイオコンジュゲーション
        338
      • 5.7.3
        機能化齢子によるバイオコンジザート
        339
    • 5.8
      DDSに用いられる担体材料
      340
      • 5.8.1
        自己組織化ナノゲル
        340
      • 5.8.2
        フラーレン
        340
        • 5.8.2.1
          フラーレンを用いた超音波力学療法とDDS
          340
        • 5.8.2.2
          フラーレンの抗エイズ薬への利用
          342
      • 5.8.3
        デンドリマー
        343
        • 5.8.3.1
          デンドリマーの合成方法
          343
        • 5.8.3.2
          フラロデンドリマー
          343
        • 5.8.3.3
          フレフラロデンドリマーの医薬品への応用
          345
          • (1)
            フラロデンドリマーの光線力学療法剤への応用
            345
          • (2)
            抗エイズ薬としての応用
            346
      • 5.8.4
        超分子バイオマテリアル-ポリロタキサン-
        346
      • 5.8.5
        大型分子の経皮吸収治療システム
        347
        • 5.8.5.1
          マイクロニードルプロジェクションアレイ経皮吸収システム Macroflux (米国ALZA社)
          348
      • 5.8.6
        キャリアペプチドを用いた巨大タンパク分子の細胞内導入
        350
        • 5.8.6.1
          Tat ペプチドとベネトラチン
          350
        • 5.8.6.2
          キャリアペプチドによる細胞内情報伝達の調節
          351
    • 5.9
      磁丸共鳴画像 (MRI) のための造影剤の DDS
      352
      • 5.9.1
        血管造影剤
        353
        • 5.9.1.1
          高分子血管造影剤
          355
        • 5.9.1.2
          分岐型高分子血管造影剤
          355
        • 5.9.1.3
          コロイドおよびリポソームによる血管造影剤
          355
        • 5.9.1.4
          低分子-アルブミン血管造影剤
          355
      • 5.9.2
        組織特異的造影剤
        355
        • 5.9.2.1
          腫瘍造影剤
          355
        • 5.9.2.2
          リンパ造影剤
          356
        • 5.9.2.3
          副腎造影剤
          356
        • 5.9.2.4
          肝臓造影剤
          356
        • 5.9.2.5
          プラーク造影剤
          356
      • 5.9.3
        インテリジェントマテリアルを使用する造影剤
        357
        • 5.9.3.1
          pH応答性造影剤
          357
        • 5.9.3.2
          CaおよびZnイオン応答性造影剤
          357
        • 5.9.3.3
          酵素活性を応用した造影剤
          358
    • 5.10
      DDS分野における各企業・研究機関の取り組み
      358
      • 5.10.1
        柔らかい脂質ナノチューブの可能性(産業技術総合研究所・界面ナノアーキテクトニクス研究センター)
        358
      • 5.10.2
        病因タンパク質を阻害する機能性RNA分子:加齢黄斑変性症治療薬研 Macugen (マキュジェン)
        359
      • 5.10.3
        高ADCC活性抗体作製技術、POTELLIGENT、ポテリジェント(協和発酵)
        359
      • 5.10.4
        生体内分解性ポリロタキサンを用いたDDS(北陸先端科学技術大学院大学、材料科学研究科)
        359
        • (1)
          細胞機能制御
          360
        • (2)
          アクチュエータとしての展開
          361
    • 5.11
      DDSの課題と将来展望
      362
      • 5.12.1
        DDS分野に関連する国内特許
        363
      • 5.12.1
        DDS薬剤の製造技術に関連する国内特許
        363
      • 5.12.2
        DDS薬物の標的化技術に関連する国内特許
        366
      • 5.12.3
        DDS薬物の放出制御技術に関連する国内特許
        368
      • 5.12.4
        DDS薬物の吸収制御技術に関連する国内特許
        370
    • 引用文献
      371
  • 第6章
    医療デバイスで利用されるナノテクノロジーの最新動向
    374
    • 6.1
      はじめに
      374
    • 6.2
      高感度バイオセンサー
      374
      • 6.2.1
        グルコースバイオセンサー
        375
        • 6.2.1.1
          酵素法によるグルコースバイオセンサーの原理
          375
        • 6.2.1.2
          薄膜白金電極による高感度化と低コスト化(グンゼ)
          376
        • 6.2.1.3
          赤外分光法を用いた非侵襲性グルコースバイオセンサー
          377
      • 6.2.2
        水晶発振子マイクロバランス法を利用したバイオセンサー
        380
        • 6.2.2.1
          水晶発振子マイクロバランス法の原理
          380
        • 6.2.2.2
          水晶発振子を用いる生体分子間相互作用の検出
          381
        • 6.2.2.3
          水晶発振マイクロバランス装置の実用化状況
          382
      • 6.2.3
        表面プラズモン共鳴 (SPR) センサー
        383
        • 6.2.3.1
          光ファイバー型表面プラズモン共鳴バイオセンサー
          383
        • 6.2.3.2
          表面プラズモン共鳴による酵素膜形状と酵素反応の測定
          384
        • 6.2.3.3
          表面プラズモン共鳴免疫センサーとマイクロチャネルセルを用いた環境ホルモン類の多成分同時検出システム
          386
    • 6.3
      バイオチップ
      387
      • 6.3.1
        DNAチップ
        389
        • 6.3.1.1
          DNAチップの原理
          389
        • 6.3.1.2
          DNAチップの分類
          390
          • (1)
            従来型DNAチップ/DNAマイクロアレイ
            390
          • (2)
            DNAマイクロビーズアレイ
            391
          • (3)
            バイオストランド型DNAチップ
            395
          • (4)
            繊維型DNAチップ
            396
          • (5)
            マイクロフイルド型DNAチップ
            397
      • 6.3.2
        糖鎖チップ
        397
      • 6.3.3
        プロテインチップ
        399
      • 6.3.4
        細胞チップ
        401
        • 6.3.4.1
          Microphysiometer
          401
        • 6.3.4.2
          Cell monitorinng system による多項目細胞機能モニタリング
          402
      • 6.3.5
        酵素基質チップ
        402
    • 6.4
      Lab-on-Chip (マイクロ化学チップ、ミクロ集積化システム)
      404
      • 6.4.1
        Lab-on-Chip の作製に必要な加工技術
        406
        • 6.4.1.1
          ソフトリソグラフィ
          406
        • 6.4.1.2
          酸素プラズマ処理による接合と親水処理
          406
        • 6.4.1.3
          液体粘性の温度依存性を利用するマイクロポンプ(工業技術院)
          407
      • 6.4.2
        薄膜プロセスによる電気化学的微小血液ガス分析システム(筑波大学)
        408
      • 6.4.3
        薄膜プロセスを利用したプロテインチップ
        410
      • 6.4.4
        マイクロ生化学分析システム
        410
        • 6.4.4.1
          生体外タンパク質合成用マイクロリアクター
          410
        • 6.4.4.2
          マイクロチャンバー型バイオチップ
          411
        • 6.4.4.3
          肝機能診断用マイクロチップ(ローム)
          413
    • 6.5
      オンチップセパレーション
      414
      • 6.5.1
        キャピラリー電気泳動
        414
      • 6.5.2
        マイクロチップ電気泳動
        415
      • 6.5.3
        磁気ビーズを用いたセパレーション
        415
        • 6.5.3.1
          DNA固定化磁気ビーズによる核酸の分離・検出
          416
        • 6.5.3.2
          磁気ビーズを用いたDNAサイズの分離
          417
        • 6.5.3.3
          微生物由来の磁気ビーズの利用
          417
          • (1)
            デンドリマー磁性細菌微粒子
            418
          • (2)
            磁性細菌微粒子への新規タンパク質導入と応用
            418
          • (3)
            磁性細菌微粒子を用いたアルデヒドデヒドロゲナーゼ2 (ALDH2) 遺伝子のSNP検出
            419
      • 6.5.4
        オンチップセルンーター
        420
    • 6.6
      神経電位計測用フレキシブルシリコンプローブアレイ
      422
    • 6.7
      化学ICチップ
      423
      • 6.7.1
        化学ICチップの構造
        424
      • 6.7.2
        化学ICマイクロバルブの基本構造
        425
      • 6.7.3
        化学ICマイクロポンプ
        426
      • 6.7.4
        化学ICマイクロミキサー
        427
      • 6.7.5
        化学ICマイクロリアクター
        427
    • 6.8
      光ピンセット
      428
    • 6.9
      人工視覚
      430
    • 6.10
      医療デバイス分野における各企業・研究機関の取り組み
      431
      • 6.10.1
        網膜の視神経の活動強度を画像化する新しい技術(理化学研究所)
        431
      • 6.10.2
        熱応答性磁性ナノ粒子・Therma-Max50)(チッソ、神戸大学)
        433
      • 6.10.3
        フォトクロミック蛍光タンパク質・Dronpa (ドロンパ)(理化学研究所)
        434
      • 6.10.4
        DNAを用いたタンパク質検出法(富士通)
        435
      • 6.10.5
        バイオ電池(松下電器産業、University of Massachusetts Amherst)
        435
      • 6.10.6
        磁性微粒子を用いた血漿中ウイルス診断(ロシュ・ダイアグノスティックス)
        436
      • 6.10.7
        抗腫瘍抗体結合型光増感剤・クロリンe6の開発(東京工業大学生命理工学研究科)
        437
      • 6.10.8
        ナノ診断を目指すバイオコンジュゲート材料
        438
      • 6.10.9
        新機能人工核酸の創出(東京工業大学)
        438
      • 6.10.10
        組み換え磁性細菌粒子を用いた携帯型自動免疫測定装置(凍京農工大学、プレシジョン・システム・サイエンス)
        439
      • 6.10.11
        Alexa Fluor トランスフェリンコンジュゲート(インビトロジェン)
        439
      • 6.10.12
        DNAナノ粒子によるSNPs(塩基多型)診断(理化学研究所)
        440
    • 6.11
      医療デバイスの課題と将来展望
      441
    • 6.12
      医療デバイス分野に関連する国内特許
      442
      • 6.12.1
        バイオセンサ高精度化電極製造技術関連国内特許
        442
      • 6.12.2
        バイオセンサ高精度化装置設計加工技術関連国内特許
        445
      • 6.12.3
        バイオチップ周辺材料の製造関連国内特許
        452
      • 6.12.4
        バイオチップ固定化技術関連国内特許
        453
      • 6.12.5
        バイオチップ検出技術関連国内特許
        455
      • 6.12.6
        バイオチップ製造関連国内特許
        458
      • 6.12.7
        Lab-on-chip 実装技術関連国内特許
        461
      • 6.12.8
        Lab-on-chip 機能化技術関連国内特許
        462
      • 6.12.9
        Lab-on-chip 流体制御技術関連国内特許
        465
      • 6.12.10
        Lab-on-chip 組立の容易化技術関連国内特許
        466
      • 6.12.11
        Lab-on-chip 小型化技術関連国内特許
        469
    • 引用文献
      470
  • 第7章
    生体材料の加工技術
    472
    • 7.1
      バイオMEMS
      472
      • 7.1.1
        ナノインプリント技術のバイオMEMSへの応用
        473
    • 7.2
      ナノバイオマシン
      474
      • 7.2.1
        ナノバイオマシンの定義
        474
      • 7.2.2
        分子の自己組織化と分子の機械
        475
      • 7.2.3
        分子モーター
        476
        • 7.2.3.1
          細菌べん毛の分子モーター構造
          478
        • 7.2.3.2
          アデノシン三りん酸 (ATP) 合成酵素
          480
      • 7.2.4
        DNAで組み立てるナノマシン
        481
      • 7.2.5
        人工赤血球
        482
    • 7.3
      細胞操作用マニピュレータ
      483
    • 7.4
      細胞操作用マイクロハンド
      485
    • 7.5
      カーボンナノチューブピンセット
      488
    • 7.6
      バイオインターフェイス
      489
      • 7.6.1
        バイオインターフェイスの概念
        489
      • 7.6.2
        MPC(2-メタクリロイルオキシエチルホスホリスコリンポリマー)の特徴
        491
      • 7.6.3
        リン脂質組織化表面の構築
        492
    • 7.7
      集光フェムト秒レーザーによる透明材料のナノ加工
      494
    • 7.8
      DNAピンセット
      495
    • 7.9
      温度応答性高分子を利用した非侵襲性細胞マニピュレータ
      498
    • 7.10
      分子デバイスとしての応用
      499
      • 7.10.1
        シリコンマイクロマシンでDNAの欠陥を検出する方法
        499
      • 7.10.2
        生体材料マイクロパイルの作製
        500
    • 7.11
      生体加工技術の課題と将来展望
      502
    • 7.12
      生体加工技術に関連する国内特許
      502
      • 7.12.1
        生体材料微細加工技術関連国内特許
        502
      • 7.12.2
        分子モーターの部材関連国内特許
        503
      • 7.12.3
        分子の回転を利用したナノマシン関連国内特許
        504
    • 引用文献
      506
  • 第8章
    化粧品
    507
    • 8.1
      はじめに
      507
    • 8.2
      ナノテクノロジーを用いた化粧品素材
      507
      • 8.2.1
        皮膚浸透性
        507
        • 8.2.1.1
          リポソーム製剤
          507
        • 8.2.1.2
          高分子ミセル
          508
        • 8.2.1.3
          ナノカプセル
          508
      • 8.2.2
        粉体の表面修飾(機能性ナノコーティング)
        508
      • 8.2.3
        形態制御された複合粉体
        510
        • 8.2.3.1
          色の補正
          510
        • 8.2.3.2
          光沢(質感)補正
          511
        • 8.2.3.3
          形状補正
          512
        • 8.2.3.4
          化粧効果の持続
          512
        • 8.2.3.5
          スキンケア粉体
          513
      • 8.2.4
        ナノエマルジョン粒子
        513
      • 8.2.5
        紫外線防御粉体
        513
        • 8.2.5.1
          酸化チタン・酸化亜鉛
          513
        • 8.2.5.2
          酸化セリウム
          514
    • 8.3
      企業および研究機関の取り組み
      515
      • 8.3.1
        皮膚浸透性ナノリポソーム Nanotopes (チバ・スペシャルティ・ケミカルズ)
        515
      • 8.3.2
        ルティーナナノホワイトシリーズ(コーセー)
        516
      • 8.3.3
        レチノール配合ナノカプセル(ロレアル社)
        517
      • 8.3.4
        高機能化生体適合性PLGA(生体分解・適合性の乳酸・グリコール酸共重合体)ナノ粒子(ホソカワ粉体技術研究所)
        517
      • 8.3.5
        皮脂吸着と透明感の機能を併せ持つ高機能パール剤クリアクオリティーパウダー(資生堂)
        519
    • 8.4
      ナノ化粧品の課題と将来展望
      520
      • 8.4.1
        フテーレンの化粧品材料よしての期待
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MOKUJI分類:技術動向