文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム

「

令和２年度

」

１．微細構造解析プラットフォーム：東京大学「一次元ヘテロナノチューブの合成と構造解析」
ユ ー ザ ー 氏 名：項栄 1，熊本明仁 1.2，丸山茂夫 1（1 東京大学，2 日本電子株式会社）
実施機関担当者：押川浩之，幾原雄一（東京大学）

２．微細加工プラットフォーム：東京大学（最優秀賞）「熱アシストハードディスク用微小光熱源 ナノヒーターⓇ素子」
ユ ー ザ ー 氏 名：杉浦聡 1，井上友里恵 6，橋本和信 6，望月学 1,6，八井崇 2,6，
赤羽浩一 3，松本敦 3，山本直克 3，片山龍一 4，James A. Bain5（1 株式会社イノバステラ，2 豊橋技術科学大学，3 情報通信研究機構 ,福岡工業大学，5Carnegie Mellon University，6 ナノフォトニクス工学推進機構）
実施機関担当者：澤村智紀，水島彩子，太田悦子，Eric Lebrasseur，藤原誠，三田吉郎（東京大学）
4

３．微細加工プラットフォーム：東京工業大学「InP 埋め込み再成長によるフォトニック結晶の形成 - 面発光型量子カスケード
レーザの開発 -」ユ ー ザ ー 氏 名：橋本玲，斎藤真司（株式会社東芝）
実施機関担当者：高橋直樹，宮本恭幸（東京工業大学）

４．分子・物質合成プラットフォーム：奈良先端科学技術大学院大学「光圧によるアミロイド線維の人工作製」

ユ ー ザ ー 氏 名：杉山輝樹（台湾国立交通大学）
実施機関担当者：廣田俊，藤原正裕，藤田咲子，大野智子（奈良先端科学技術大学院大学）

５．分子・物質合成プラットフォーム：自然科学研究機構 分子科学研究所「化学合成と酵素合成の融合によるスピロケタール類の網羅的短工程合成と結晶スポンジ法による構造決定」
ユ ー ザ ー 氏 名：服部弘，Wolfgang Kroutil（University of Graz）
実施機関担当者：三橋隆章，藤田誠（自然科学研究機構 分子科学研究所）

６．分子・物質合成プラットフォーム：九州大学「二重ナノコートカプセル技術の開発と化粧品の商品化」
ユ ー ザ ー 氏 名：金岡奈美，河原清章（アドファーマ株式会社）
実施機関担当者：後藤雅宏，井手奈都子（九州大学）

令和２年度「秀でた利用成果」－１

東京大学
微細構造解析プラットフォーム

一次元ヘテロナノチューブの合成と構造解析
Synthesis and Structure Characterization of one-dimensional heteronanotube

ユ ー ザ ー 氏 名 : 項 栄 1, 熊本 明仁 1,2, 丸山 茂夫 1 / Rong Xiang 1, Akihito Kumamoto 1,2, Shigeo Maruyama 1（ 1東京大学 , 2日本電子株式会社 / 1The University of Tokyo, 2JEOL Ltd.）

実施機関担当者 : 押川 浩之 , 幾原 雄一 / Hiroyuki Oshikawa, Yuichi Ikuhara （東京大学 / The University of Tokyo）

KEY WORDS T
TEM，Analytical STEM，Nondestructive characterization，One-dimensional heteronanotube

概 要 Overview
本研究では、高温で安定な Si/SiO₂グリッドを用いて、高温反応を経たナノ材料を非破壊で直接的に TEM/STEM 観察できるアプロー
チを提案した。非破壊な本観察方法により合成へのフィードバックはより正確かつ容易になり、異なる化合物から成るナノチューブを同心状に複合化させた「一次元ファンデルワールスヘテロ構造」の創成に成功した。TEM、分析 STEM、電子回折によって、ヘテロナ
ノチューブの全ての層が高い結晶性を持つことが確認された。
We propose a nondestructive TEM/STEM characterization of high-temperature processed nanomaterials, using a thermally and chemically stable
Si/SiO₂ TEM grid. As this grid is compatible to both material synthesis and TEM characterization and thereby simplified the specimen preparation,
this new approach allowed a quick feedback from material characterization to synthesis. Benefiting from this, we succeeded in the experimental
fabrication of a group of new material call“one dimensional van der Waals heterostructure”, in which different nanotubes are coaxially nested.
TEM, analytical STEM, electron diffraction have confirmed different element and high crystallization in each shell.

高温反応を経たナノ材料の非破壊 TEM 観察
Nondestructive TEM imaging of a high-temperature processed nanomaterial

一次元ヘテロナノチューブの創成と構造解析
Synthesis and structure characterization of one-dimensional heteronanotube● 結果紹介● 結果紹介MEMS 加工によって作製された Si/SiO₂TEM グリッドを CNT 合成基板として採用
し、シリコン酸化膜上で単層 CNT カイラリティ選択成長が可能な Co-W-C 触媒ナ
ノ粒子の構造を明らかにした。本研究では、CNT合成中に図１のエピタキシャルな方位関係を伴ったCo/Co₆W₆C 結晶が生成することを非破壊 TEM/STEM 観察から明らかにし、CNT 合成過程で変化する触媒ナノ粒子の新しい構造進化モデルを提案

STEM の電子エネルギー損失分光マッピングにより、最内層が単層 CNT、外側の複した。同非破壊手法は、合成と微細構造解析の両輪を必須とする新奇なナノ材料開発を加速させている。

数層が窒化ボロンナノチューブ（図２）の一次元ヘテロナノチューブの創成に成功した
ことが確認された。更にその周りで MoS₂を合成することで、３種のナノチューブから成る「単層 CNT-BNNT-MoS₂」ヘテロ構造の合成にも成功した。一次元構造に特有な曲率効果や量子閉じ込め効果を有するこの新物質形態に関して、結晶成長学、量子光学、電子工学など多方面への基礎研究の展開が期待され、量子デバイスとして産業利用の可能性が提起される。

図１（上）Si/SiO₂TEM グリッドの概略図。
（下）Co-W-C 触媒ナノ粒子の原子分解
能 HAADF-STEM 像及び STEM-EDSマッピング。
（利用装置：JEM-ARM200F Cold-FEG dual SDD、加速電圧：200kV）（下）電子エネルギー損
図２（上）一次元ファンデルワールスヘテロ構造の模式図。
失分光法による元素マッピング像。
（利用装置：JEM-ARM200F Cold-FEG dual
SDD、加速電圧：80kV）● 関連論文

● 関連論文

#H. An, #A. Kumamoto, #R. Xiang*, S. Maruyama* et al., 'Atomic Scale
Structural Identification and Evolution of Co-W-C Ternary SWCNT Catalytic
Nanoparticles: High-resolution STEM imaging on SiO₂', Science Adv., (2019),
vol.5, no.5, pp. eaat9459.

R. Xiang*, A. Kumamoto, S. Maruyama*, et al. 'One-dimensional van der
Waals heterostructures', Science, (2020), vol. 367, pp. 537-542.

CONTACT項栄，丸山茂夫（Rong Xiang, Shigeo Maruyama） 実施機関：東京大学 / The University of Tokyo

E-mail：xiangrong@photon.t.u-tokyo.ac.jp, maruyama@photon.t.u-tokyo.ac.jp

URL：www.photon.t.u-tokyo.ac.jp

令和２年度「秀でた利用成果」－２

東京大学
微細加工プラットフォーム

熱アシストハードディスク用微小光熱源 ナノヒーターⓇ 素子
Nano Heater - A nano size light and heat source device for Heat Assisted Magnetic Recording (HAMR) Hard Disk

ユーザー氏 名 : 杉浦 聡1, 井上 友里恵6, 橋本 和信6, 望月 学1,6, 八井 崇2,6, 赤羽 浩一3, 松本 敦3, 山本 直克3, 片山 龍一4, James A. Bain5

S. Sugiura1, Y. Inoue6, K. Hashimoto6, M. Mochizuki1,6, T. Yatsui2,6, K. Akahane3, T. Matsumoto3, N. Yamamoto3, R. Katayama4, J. A. Bain5,, 3 情報通信研究機構, 4福岡工業大学, 5Carnegie Mellon Univ., 6ナノフォトニクス工学推進機構
InnovaStella,Inc., 2Toyohashi Univ, of Technology, 3National Institute of Information and Communications Technology, 4Fukuoka Institute of Technology, 5Carnegie Mellon Univ., 6NPEO

1(株)イノバステラ 2豊橋技術科学大学
1

実施機関担当者 : 澤村 智紀 , 水島 彩子 , 太田 悦子 , Eric Lebrasseur, 藤原 誠 , 三田 吉郎 / T. Sawamura, A. Mizushima, E. Ota, Eric Lebrasseur, M. Fujiwara, Y. Mita
東京大学 / The University of Tokyo

KEY WORDS N
Nano Photonics, Nano Heater, Hard Disk Drive, HAMR, GaAs, Quantum Dots, Ring Laser, Au-Needle

概 要 Overview
本技術は、局所的に記録媒体を加熱することでハードディスクドライブ（HDD）の記録密度を飛躍的に向上させる。世界に溢れる電子情報は年率 27%で増加し、2030年にはデータセンターに要する年間消費電力1,576TWhに達すると予測されている。本技術で現行消費電力のままでHDDの記録密度を向上させ、電力の削減に繋がり、世界の環境負荷を低減できる。さらに微細光
熱プローブとし、バイオ・創薬分野での応用も検討されている。
Digital information roaring the world is exploding at the rate of 27% a year and data centers to support this digital universe are expected toconsume 1,576TWh of electricity in 2030. This technology dramatically improves recording density of Hard Disk Drive (HDD) by heating nano-sized
spot on magnetic media and enables to reduce environment burden by keeping energy consumption of HDDs as they are today. Bio and drug
development applications are under study as nano-scale light and heat probe.

ナノヒーター ®とは？ 何ができる?

Nano Heater - Its potential applications for today and the future

支援機関の果たした役割

Roles played by supportive institutions● ナノヒーター ®

● 学術的ブレークスルー

複数の量子ドット層を形成したGaAs基板を数ミクロン掘り込んで形成したリン
グレーザーの横に、30nm離して金ニードルを形成したナノヒーター ®は、金
ニードル先端に光熱エネルギーをナノメートルオーダーに集中できるエネル
ギー照射素子である。この素子のプロトタイプを作製し、有効に動作していることを確認した。またシミュレーションで、レーザー光のZ成分を用いると、加熱領域をニードル径の40%に絞れることが判明した。

日本のナノテク拠点以外では作製困難であった素子が、初めて十分な性能を確保して実現した。東京大学拠点で電流注入によるリングレーザー発振を得て、かつ歩留まりをほぼ100％にまで高めた。

深さ4μm

海外での加工例

部分拡大図

電流－光特性閾値電流を9.8mAから6.6mAの低減に成功● 支援への貢献

λ＝1050nm

ナノヒーター ® 概観

東大拠点での加工例
リングレーザーの反射面の形成に成功

シミュレーション例（電場）左：リングレーザー、中：金ニードル、右：光スポット

微細加工PFによる技術補助・技術代行・機器利用を効果的に組み合わせ、さらに、微細構造解析 PF のFIB 装置（クリーンルームに設置）も利用した。プラットフォームを跨いだ支援によって、研究を迅速に行うことが出来た。歩留まり
ほぼ100％でレーザー素子が完成した。
● 産業への貢献

プロトタイプを数個作製するのは比較的容易であるが、それを産業ベースで量産できるのは一工夫を要する。開発の初期段階から、産業への貢献を意識し、新たな投資をしないで、日本の半導体産業が所有する設備で製造可能なプロセス開発を行った。

リングレーザー例

金ニードル例
Φ140nm, ｈ1109nm

GaAs 基板断面例
複数の物性で構成されているため鏡面加工が難しい

量子ドット層3次元の閉じ込め構造、発振● 全世界の環境負荷低減の基礎技術を開発

データセンター用熱アシストハードディスクにナノヒーター ®を搭載した場合、日本の半導体産業界に、産業用向けだけで売り上げ2,000億円/年規模の新規事業を興せる。
極微小領域に光熱エネルギーを与えられる特性を活かし、ウイルスの生体観察や分子操作をできる可能性があり、バイオ・創薬分野での応用も期待されている。

ユーザー：株式会社 イノバステラ 栗山 和巳

Enormous CO₂ reduction by using Nano Heater

安定性と省電力化に成功● 日本に新しい産業を

CONTACT

ナノヒーター ®で莫大なCO₂の削減

記録密度10倍の熱アシストハードディスクを実現し、電力削減を行い環境負荷を低減する。この素子をデータセンターで用いる全ハードディスクに搭載した場合、2030年に火力発電所が排出するCO₂を全世界で11億トン削減でき、
これは2019年の日本全体で排出されたCO₂量に等しい。なお、CO₂排出が少ない原発であっても、年間消費電力1,576TWhを賄うためには162基の増設が必要である。この素子による環境負荷低減には大きな効果が期待される。

E-mail：kazumi.kuriyama@innovastella.com / URL：https://innovastella.com
URL：http://nanotechnet.t.u-tokyo.ac.jp/index.html

実施機関 ：東京大学 三田吉郎 E-mail：nano_help@if.t.u-tokyo.ac.jp /令和２年度「秀でた利用成果」－３

東京工業大学
微細加工プラットフォーム

InP埋め込み再成長によるフォトニック結晶の形成-面発光型量子カスケードレーザの開発-

Surface-emitting Quantum Cascade Laser fabricated by InP regrowth
ユ ー ザ ー 氏 名 : 橋本 玲 ,斎藤 真司 / Hashimoto Rei, Saito Shinji（株式会社東芝 / Toshiba Corporation）

実施機関担当者 : 高橋 直樹 ,宮本 恭幸 / Takahashi Naoki, Miyamoto Yasuyuki（東京工業大学 / Tokyo Institute of Technology）

KEY WORDS S
Surface-emitting, Quantum Cascade Laser, Regrowth, Photonic Crystal

概 要 Overview
量子カスケードレーザ（QCL : Quantum Cascade Laser）は、小型赤外光源としてガスセンシングや医療応用への適用が期待されている。量産性やモード制御性に優れる面発光型QCLの実現が望まれており、本研究ではフォトニック結晶（PC）を用
いる面発光型QCLの開発を進めている。PCの制御性を向上させるために、QCLの発光層近傍に形成されたPCをInPで再成長埋め込みする面発光型QCL構造を設計、試作し、2°以下の狭いビーム射出角度でのレーザー発振に成功した。
Quantum cascade lasers (QCLs) are key devices for many mid-infrared applications such as gas sensing and biological sensing. Surface-emitting
QCL is desired as an advantageous candidate for low divergent beam shape and high productivity. In this research, we are developing a surface
emitting QCL using a photonic crystal (PC). Surface emitting QCL which has PC structure just above the active region was designed andfabricated, succeeding the lasing operation with extremely small divergence angle (<2).

面発光型量子カスケードレーザ

InP再成長埋め込みによるPC構造形成

Surface emitting Quantum cascade Laser●

QCL：中・遠赤外～ THz帯の波長域で出力できる半導体レーザ

PC fabrication with InP regrowth●

PCと発光層とのカップリング強化のために、発光層直上にPCを形成
東工大のInP埋め込みにより欠陥のないレーザ構造を短期に実現

図1. 従来の半導体レーザとQCLの発振波長域● 面発光型は量産性やモード制御性に有利

QCLはTM偏光のため、一般的なVCSEL構造の適用が困難→PCを利用する面発光型QCLを開発

従来 端面発光型 QCL

PC 利用 面発光型 QCL

図5. パターニング後のPCと、InP埋め込み後のPCのSEM写真

従来 VCSEL

ビーム広がり角2°
以下でのレーザ発振に成功
Lasing with divergence angle less than 2˚ was achieved

TM 偏光

TM偏光のため発振は困難

図2. 端面発光型素子と面発光型素子の模式図比較

技術代行工程図3. 面発光型QCLの構造模式図

CONTACT斎藤 真司 / 株式会社東芝

図4. 素子作製フロー

PC加工とInP埋め込みによって、設計通りのPCを実現
設計波長にて面発光型QCLのレーザ発振に成功● 高精度な

図6. 電流-電圧-光出力特性

図7. 発振スペクトル、遠視野像（挿入図）

謝辞 ： 本研究は、防衛装備庁安全保障技術研究推進制度、
JPJ004596の支援を受けて実施した。

E-mail：sh.saito@toshiba.co.jp

実施機関：宮本 恭幸 / 東工大微細加工プラットフォーム E-mail：miya@ee.e.titech.ac.jp / URL：http://www.pe.titech.ac.jp/qnerc/nano_support/index-j.html

令和２年度「秀でた利用成果」－４

奈良先端科学技術大学院大学
分子・物質合成プラットフォーム
R : 200
G: 61

光圧によるアミロイド線維の人工作製

B : 49Artificial preparation of amyloid fibers by photon pressure

ユ ー ザ ー 氏 名 : 杉山 輝樹 / Teruki Sugiyama（台湾国立交通大学 / National Chiao Tung University, Taiwan）

実施機関担当者 : 廣田 俊 , 藤原 正裕 , 藤田 咲子 , 大野 智子 / Shun Hirota, Masahiro Fujihara, Sakiko Fujita, Tomoko Ohno

（奈良先端科学技術大学院大学 / Nara Institute of Science and Technology ）KEY WORDS A
Amyloid fiber, Photon pressure, Cytochrome c, Alzheimer dementia

概 要 Overview
アミロイド線維の沈着は、アルツハイマー型認知症等種々疾患の発症に強く関与する。これら疾患の治療や予防法を開発するには、アミロイド線維の生成メカニズムを理解することが不可欠である。しかしながら、アミロイド線維が生成する場所や時間を予知、特定することは困難であり、そのためアミロイド線維の生成メカニズムは未だ完全に明らかになってはいない。一方、光を溶液中に急激に絞り込むと、溶液中で光と物質が相互作用（光圧）し、極小領域にその物質を集めることができる。本研究では、この光圧を利用して溶液中のタンパク質を局所的に集め、狙った場所、望む時間にアミロイド線維を人工的に作製することに成功した。
The deposition of amyloid protein fibers deeply concerns the onset of some serious diseases such as Alzheimer's dementia. For therapy andprecaution for these diseases, it is indispensable to understand how amyloid fibers forms. However, it is so much difficult to predict when andwhere amyloid fibers form, inhibiting the elucidation of its dynamics and mechanism. On the other hand, the interactions of a focused laser beamwith molecules in solution causes photon pressure and sequentially traps molecules with spatiotemporal control. In this study, we succeeded in
preparing amyloid protein fibrils artificially at the desired position and time by concentrating proteins locally in a solution using photon pressure.

アミロイド線維とその形成過程

光圧と分子凝集制御
光圧とは光が物質に照射されることによって引き起こされる力。非常に強い光（レーザー）を溶
液中に集光すると、溶液中に分散した物質が、電場の最も強い集光点に引き寄せられる。
（非接触に捕まえることが可能。）

変性したタンパク質が形成する疎水性凝集物の一種であり、高い均一性と剛直性を有している。人
体内でのアミロイド線維の生成は、アルツハイ
マー病、パーキンソン病、ハンチントン病、牛海綿状脳症（狂牛病）、２型糖尿病など、多くの疾患と密接に関連している。

レーザーを集光することにより、溶液中に分散したタンパク質を集光点一点に且つ高速に集めることができる。
（約１μm³の微小空間だけの濃度が上昇）

アミロイド線維形成メカニズム解明の障壁
形成メカニズム

シトクロムc を人為的に凝集させ、アミロイド線維の形成過程を直接観察
これまでアミロイド線維の生成場所と時間を予期したり、制御したりすることは不可能とされてきたという障壁を打破！

アルツハイマー病関連タンパク質
Aβペプチドのアミロイド線維の電子顕微鏡写真

TEM によるアミロイド線維形成の確認

光圧によるアミロイド凝集体形成

蛍光像による確認

アミロイドの存在を強く示唆

シトクロムc ２量体の集合体 （徐々に局所濃度が上昇）

さらに直接観察が必要！
チオフラビンT（ThT）
アミロイド線維の存在を示す色素マーカー

どのように試料をどのように調製するか？

アミロイド線維が形成

透過型電子顕微鏡（TEM）観察
＠NAIST-NP

アミロイド線維が成長

本当にアミロイド線維ができているのか？

CONTACTに成功

10μm

TEM像による線維構造の確認により、アミロイド線維の生成が決定的となった。

実施機関：奈良先端科学技術大学院大学 / Nara Institute of Science and Technology E-mail：nano-net@ms.naist.jp

URL：https://mswebs.naist.jp/nanopla/令和２年度「秀でた利用成果」－５

自然科学研究機構 分子科学研究所
分子・物質合成プラットフォーム

化学合成と酵素合成の融合によるスピロケタール類の網羅的短工程合成と結晶スポンジ法による構造決定
Shor t and Unified Chemo-Enzymatic Synthesis of Spiroketals, and theStructural Elucidation by the Crystalline Sponge Method
ユ ー ザ ー 氏 名 : 服部 弘 , ウォルフガング クローティル / Hattori Hiromu, Wolfgang Kroutil（グラーツ大学 / University of Graz）

実施機関担当者 : 三橋 隆章 , 藤田 誠 / Mitsuhashi Takaaki, Fujita Makoto（分子科学研究所 / Institute for Molecular Science）

KEY WORDS C
Crystalline Sponge Method, Chemo-Enzymatic Synthesis, Spiroketals

概 要 Overview
スピロケタールは、生理活性化合物にしばしば見られる重要な化学構造である為、その効率的な合成法の開発が求められている。
本研究では、酵素反応と化学合成を巧みに組み合わせることで、スピロケタール類を網羅的かつ簡便に合成可能な手法を開発した。
合成したスピロケタール類の構造決定がボトルネックとなったものの、ナノテクノロジープラットフォームが提供する構造決定技術「結晶スポンジ法」を用いることで迅速に解決した。
A spiroketal is an important chemical structure, which appears in structures of many bioactive compounds. Therefore, an efficient method for thesynthesis of the spiroketals is required. Herein, we developed a short and unified chemo-enzymatic synthesis of the spiroketals. Even though
structure elucidation of the obtained spiroketals was not straightforward, it was accomplished by using the“crystalline sponge method”, with thesupport of Nanotechnology Platform Program.

結晶スポンジ法とはWhat is the Crystalline Sponge Method?

X 線結晶構造解析は、最も信頼のおける構造解析手法の一つとして知られているものの、解析対象化合物の結晶化が必要という欠点が存在する。化合物が結晶化する条件を探索する為に、多くの時間と労力が費やされることもしばしばである。一方、結晶スポンジ法では、この結晶化のプロセスを経ずに X 線結晶構造解析を行うことができる。

これは、化合物を吸蔵する能力のある多孔性の結晶に解析対象物を染み込ませることで、解析対象物を周期配列させることができる為である。

サンプルの
吸蔵

サンプル
溶液

X線
結晶構造解析

結晶スポンジの内部に
解析対象化合物が観測される結晶スポンジ

スピロケタール類の網羅的・短工程合成
Short and Unified Synthesis of Spiroketals

化学合成のプロセスの一部に酵素反応を取り入れることで、スピロケタール類を短工程にて合成することができる手法を開発した。合成の短工程化により、合成のプロセス中に生じる廃棄物を低減することができる為、コスト削減や環境負荷低減につながることが期待される。更に、今回開発した手法により、新規化合物となるものも含め様々なスピロケタール類の合成に成功したが、これらの構造決定は「結晶スポンジ法」を用いることにより達成した。

i)

iii)

Weinreb
amide

PdCl₂,
CuCl, O₂

2

iv)
ii)

ADH ( 酵素 ),NAD（P）H, IPA

MgBr
n,m
Me

5O

6O

6

7

1

O
Me

CONTACT

2

Me

O
Me

7
7
3

Me
O
O
Me

6O
6
4

三橋 隆章 Mitsuhashi Takaaki
実施機関 ： 分子科学研究所 / Institute for Molecular ScienceE-mail：tmitsuhashi@ims.ac.jp / URL：https://www.ims.ac.jp/

O

Me

O

6

結晶スポンジ法
にて観測された
３次元構造

1
結晶スポンジ法Me43令和２年度「秀でた利用成果」－６

九州大学
分子・物質合成プラットフォーム

二重ナノコートカプセル技術の開発と化粧品の商品化
Preparation of double coating nano particles and its commercialization as cosmetics

ユ ー ザ ー 氏 名 : 金岡 奈美 , 河原 清章 / Kanaoka Nami, Kawahara Kiyoaki（アドファーマ株式会社 / Advanced pharma Japan Inc. ）実施機関担当者 : 後藤 雅宏 , 井手 奈都子 / Goto Masahiro, Ide Natsuko(九州大学 / Kyushu University ）KEY WORDS D
DDS, Functional cosmetics, Transdermal delivery, Nano capsules

概 要 Overview
特許技術に基づき、皮膚透過を促進する二重コート膜ナノ粒子を合成し、その安定性と皮膚透過性を評価した。通常、親水性の大きな分子は、皮膚バリアを透過できないが、皮膚の角層に親和性の高い脂質膜で二重コートすることで皮膚深部へ有効成分を送達可能であることが明らかになった。今まで浸透させることが困難だったヒアルロン酸などの水溶性高分子化合物を、ナノコートすることにより、肌深くまで成分を浸透させることができた。この技術を利用して、化粧品プリエクラの商品化に成功した。
We have prepared double coating nanocarriers for enhancing skin permeation of functional ingredients by using patent technology andinvestigated their stability and performances. The lipid-coating technology was found to be very effective for the enhanced delivery ofbiomacromolecules. New cosmetics named“Prieclat”were commercialized by using this technique.

二重ナノコート粒子の調製と皮膚浸透

Preparation of lipid double coating nanoparticles and its skin permeation● 経皮浸透性の高いナノ粒子化技術を利用することで、皮膚深部へ有効成分を浸透させることができる。

皮膚浸透の可視化を実現
Visualization of skin permeation behavior● 開発したナノ粒子の、ヒアルロン酸、ビタミン膚を用いた経皮浸透の可視化。

図２では、蛍光色素を標識したヒアルロン酸が、皮膚内部へ浸透していく様子が、図３ではビタミンＣが肌の奥まで高浸透していることが明らかとなった。
今まで浸透させることが困難であった高分子量のヒアルロン
酸やプロテオグリカン、水溶性のビタミンＣなどを脂質膜でナノコートすることにより肌深く浸透させることに成功した。

図１のナノ粒子解析によって、今回開発したダブルコーティング型のキャ
リアは、水溶性が高く、10nm程度の安定なナノ粒子が単一分布で存在することが明らかとなった。
35

Record3
30
25

12nm

Record5

NumberRecord82015ビタミンＣ* の経皮デリバリー

10
5Bright-field0
0.1

S/O/W SNDP

SO 製剤

エマルション（12nm）水に不溶

C のヒト皮

1

10

100

1000

10000

Size(d.nm)

図１ SNDP 製剤の DLS 解析

二重コート化ナノ粒子（ SNDP ）CalceinMarge

PBS
1mg/ml＊関連特許（Patent）
後藤雅宏、神谷典穂、田原義朗,“水溶性薬物キャリア及びその製造方法”,
特許第5618307号, US 8568745, 平成25年10月29日

化粧品プリエクラの 5 種の商品化に成功

SNDP

Success of commercialization of Prieclat* アスコルビン酸リン酸マグネシウム塩

図２ ヒアルロン酸の 3D 画像

有効成分を脂質の二重膜でナノコーティングすることにより、肌深く浸透させることに成功した。また、このナノ化技術を用いることで、ビタミン C やヒアルロン酸の経皮デリバリーを可能とし、化粧品プリエクラの商品化に成功した。
ヒアルロン酸カルセイン染色法

図３ 二重コート化したビタミンＣの浸透効果

12

水溶液

<- 角層 - 表皮 - 真皮 ->Luminance (gray)

10

SNDP

SNDP

8
6
4

水溶液

2
0

0

50

100

150

200

Depth from surface of skin (μm)

図４ スギ薬局で商品化された化粧品（プリエクラ）

CONTACT

図５

二 重コート化したヒアルロン酸 の 皮 膚 浸 透 効 果

金岡奈美, 後藤雅宏（アドファーマ株式会社, 九州大学）/ Kanaoka Nami, Goto Masahiro（Advanced pharma japan Inc, Kyushu University）
実施機関 ： 九州大学 分子・物質合成プラットフォーム / Kyushu University Molecule and Material Synthesis Platform
E-mail ： nano_office@mail.cstm.kyushu-u.ac.jp / URL ： http://nano.kyushu-u.ac.jp/250文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム

使えるナノテク装置とエキスパートの全国ネットワーク〜1000台以上の最新機器とノウハウを提供〜๶಍ଡୗੰෲ
崿嵑崫崰崽崑嵤嵈

北海道大学

Hokkaido University：微細構造解析プラットフォーム

Advanced Characterization Nanotechnology Platform：微細加工プラッ卜フォーム

千歳科学技術大学

Nanofabrication Platform਌ਏଢ଼஢ਝ૟

Chitose Institute of Science and Technology：分子・物質合成プラットフォーム嵆嵓崩崻嵤嵈தৈಓਗ਼৕ႀ๶ྰ岝ઽ୷ଓਫী
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Molecule & Material Synthesis Platform：各プラッ卜フォームの代表機関
Leading Institute of the Platform

奈良先端科学技術大学院大学
Nara Institute of Scienceand Technology

北陸先端科学技術大学院大学

Japan Advanced Institute of
Science and Technology

東北大学

Tohoku University

筑波大学

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University of Tsukuba

信州大学

京都大学

Shinshu University

物質・材料研究機構（センター機関）

Kyoto University

National Institute for Materials Science(Platform Center)

大阪大学

Osaka University

産業技術総合研究所

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National Institute of Advanced Industrial
Science and Technology

広島大学

Hiroshima University

東京大学

The University of Tokyo

東京工業大学Tokyo Institute of Technology

山口大学

名古屋大学

Yamaguchi University

Nagoya University

香川大学

Kagawa University਌ਏଢ଼஢ਝ૟ற ჌ ਞ ુ ๥ ಎ ઼ 岝 ୾ ী ෲ ಎ ઼ 岝 ସ ୤ ীෲ嵣峇峘౎౫મ௬੼岝崸崌崒৷୾৾ႀ๶ྰ岝崸崌崒௬੼岝ઌ૬ਛჍಎ઼峮ුჍ‫ط‬崲崶৹ଲਸੵ岝৲৾౫મ়ਛ嵣ಞ৕੿ਛ岝崸崌崒৹ଲ岝්ૌ஑ਗ਼৕ႀ๶ྰ 7(0 岝਀એীෲ‫ق‬௒ਪਗ਼৕ႀ๶ྰ 6(0 (';(30$岝ਗ਼৕ী୾;36836$(6 ‫ك‬岝‫ۍ‬଍৚ീಎ઼岝௒ਪ஑崰嵛崵嵓ႀ๶ྰ 670 ‫ط‬ਉ৕৑ৡႀ๶ྰ
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名古屋工業大学

Nagoya Institute of Technology

早稲田大学Waseda University

自然科学研究機構 分子科学研究所
Institute for Molecular Science

豊田工業大学

Toyota Technological Institute北九州産業学術推進機構
Kitakyushu Foundation for
the Advancement of Industry,
Science and Technology

九州大学

Kyushu University

日本原子力研究開発機構
Japan Atomic Energy Agency

量子科学技術研究開発機構

National Institutes for Quantum andRadiological Sience and Technology㌣崕嵤嵗嵤崱岵峳ർ峃㌣ଢ଼஢ী৙岵峳ർ峃㌣崿嵑崫崰崽崑嵤嵈岵峳ർ峃㌣ଢ଼஢ਃঢ়岵峳ർ峃㌣崐嵒崊‫ق‬৉ୠ‫ك‬岵峳ർ峃㌣ਝ૟ীథ岵峳ർ峃
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令和 2 年 12 月