磁性ナノ粒子で医療に貢献 : 大多 哲史 OTA Satoshi（磁気工学）

がん診断治療への応用を目指した磁性ナノ粒子の応答解析

2023年3月取材

Chapter 01

磁性ナノ粒子の構造最適化や磁場への応答解析を目指す

磁性ナノ粒子はナノ（10-9）メートルオーダーのサイズを持つ、磁気を帯びた粒子です。磁場を照射することで発熱や磁気に由来する信号検出が可能になるため、がん温熱治療や磁性ナノ粒子をマーカーとしたがん診断への応用が研究されています。

例えば、磁性ナノ粒子を体内に投与してがん患部に送り、外部から交流磁場を加えて磁性ナノ粒子を発熱させることで、患部局所でのがん温熱治療を実現できます。この手法は、抗がん剤のような副作用や手術による身体的負担が少ない、極めて低侵襲な治療法です。

また、磁性ナノ粒子と磁場による診断と治療を同時に実現することで、がんの早期発見と早期治療が期待されます。

Chapter 02

磁性ナノ粒子の磁場に対する応答モデルの実験的解明に取り組む

以上のような「身体への負担の極めて少ないがん診断治療の実現」を目指して、磁性ナノ粒子の構造最適化や、磁場に対する応答機序を解明することを目的とした研究を行っています。

磁性ナノ粒子は、その大きさや形状、周囲の環境との相互作用、加える磁場の条件に依存して、磁気的な応答が変化します。磁性ナノ粒子のバイオ医療応用を見据えて、粒子の磁場に対する応答の実験的観測とモデル化を中心に取り組んでいます。

最近では特に、従来では観測の難しかった広い時間レンジで発生する磁化の磁場方向へ配向過程の直接的な観測や、医療応用であれば生体内など、実用環境における磁化応答のモデル解析を実施しています。

Chapter 03

磁性ナノ粒子の物理を解明し、産業技術の発展に貢献したい

磁性ナノ粒子は、分野に限らずさまざまな応用の可能性があると考えられます。磁性ナノ粒子の磁場に対する応答は、理論的に解析されたモデルは存在しますが、その応答を実測に基づいてモデル化した例は希少です。これは実測ならではの難しさがあるためです。

例えば、磁気的な応答の計測では、試料に磁場を加えるためのコイルを作製しますが、そのコイルの仕様と加えられる磁場の条件にはさまざまな制限が存在します。

このような制限を計測装置の作製や計測手法において工夫することで解決して、従来では観測できなかった応答を観測できるようにすることは、研究の醍醐味の一つです。

その結果として、磁性ナノ粒子の物理を解明していくことは意義深く、未来の産業技術を発展に繋がります。磁性ナノ粒子について「従来では観えなかった応答を観る」ことを目標に、未来の科学技術に貢献し、基礎的な研究の魅力を伝えていきたいと考えています。

[プロフィール写真]准教授 大多 哲史 OTA Satoshi

准教授大多 哲史 OTA Satoshi（磁気工学）

1989年４月生まれ、2015年横浜国立大学大学院博士課程後期修了、2015年静岡大学助教、2022年静岡大学准教授
2019年より第４期若手重点研究者、2022年より第５期若手重点研究者

主な研究業績

受賞歴：
  • 高柳研究奨励賞（2023年）
  • 日本磁気学会論文賞（2020年）
  • 電気学会優秀論文発表賞（基礎・材料・共通部門表彰）（2020年）
外部資金獲得状況：
  • 科学研究費挑戦的研究(萌芽)「磁性膜小胞による血中循環がん細胞のリアルタイム検出が拓く超早期がん診断治療の革新」（2024年～2026年）
  • 科学研究費補助金基盤研究（B）「磁性ナノ粒子の磁化応答を介した腫瘍環境非侵襲可視化法の創成とがん診断治療への応用」（2023年～2026年）
  • JST戦略的創造研究推進事業（ACT-X）「パターン認識による磁性ナノ粒子の磁化応答学理体系化」（2021年～2024年）
委員等：
  • 日本磁気学会企画委員（2023年～2025年）
  • 電気学会次世代ヘルスケアのための磁気による挑戦的技術調査専⾨委員会（2021年～2024年）
著書・論文：
  • “Evaluation of magnetization dynamics influenced by Brownian relaxation in magnetic nanoparticles”/International Journal on Magnetic Particle Imaging/ 9/1, 2303055/2023.
  • “Empirical and simulated evaluations of easy-axis dynamics of magnetic nanoparticles based on their magnetization response in alternating magnetic field”/Journal of Magnetism and Magnetic Materials/ 539, 168354/2021.
  • “Quantitation method of loss powers using commercial magnetic nanoparticles based on superparamagnetic behavior influenced by anisotropy for hyperthermia”/Journal of Magnetism and Magnetic Materials/ 538, 168313/2021.
  • “Characterization of Néel and Brownian Relaxations Isolated from Complex Dynamics Influenced by Dipole Interactions in Magnetic Nanoparticles”/ The Journal of Physical Chemistry C/ 123/47, 28859-28866/2019.
  • “Dynamics of magnetization and easy axis of individual ferromagnetic nanoparticle subject to anisotropy and thermal fluctuations”/Journal of the Magnetics Society of Japan/ 43/2, 34-41/2019.

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静岡大学若手重点研究者