日本大阪大學研究生院理學研究科的Reham Samir Hamida博士生、蛋白質研究所蛋白質物理生物學研究室的鈴木團副教授，以及人類元宇宙疾病研究基地的原田慶惠特任教授（常勤）、京都工藝纖維大學的外間進悟助教、新加坡國立大學James Chen Yong Kah副教授等人組成的國際聯合研究團隊，利用微藻提取液的綠色合成法，開發出了合成高品質金奈米粒子的方法。相關研究成果被選為《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》11月7日刊封面報導。
供圖：大阪大學
金奈米粒子是直徑約為數十奈米的極小金粒子，具有吸收光並轉化為熱能的性質（光熱轉換），因此被寄予在癌症光熱治療等領域獲得應用。然而，既往研究中的化學合成方法難以避免粒子聚集和不穩定，為防止這些問題往往需要使用有害的化學物質，其生物相容性以及對環境的不良影響成為亟需解決的課題。
研究團隊注意到了具有耐高溫特性的新型綠藻Coelastrella thermophila，以及在食品領域也廣為人知的藍藻Arthrospira sp.（螺旋藻）。這些藻類的提取液中富含具有還原作用的蛋白質、多醣和脂肪酸等天然分子，通過將其作為還原劑兼穩定劑，無需有害化學藥品即可一步合成出金奈米粒子，並成功優化了合成條件。
這種方法獲得的金奈米粒子的粒徑為數十奈米，藻類來源的分子在其表面自然產生自組織式吸附。因此，在溶液中即使經過48小時以上仍能保持穩定分散狀態而不發生聚集，並維持較高的光熱穩定性。
與既往化學合成得到的金奈米粒子相比，這種由天然分子進行表面修飾的粒子可緩和與細胞的相輔作用，對正常細胞（Vero細胞）的毒性更低，其生物相容性更為優異。
此外，在以綠色雷射（532奈米）照射驗證其光熱效應時，生物來源的金奈米粒子能夠高效將發光能量轉化為熱能，同時生成活性氧（ROS），從而殺死癌細胞（HeLa細胞）。
由此，研究團隊確立了一種無需有害藥品即可一步合成金奈米粒子、環保且可持續的工藝。該方法同時實現了此前存在課題的奈米粒子穩定性、生物相容性和功能性，未來通過控制粒徑和形狀，有望成為光熱治療、藥物遞送、生物感測等下一代奈米醫療技術的基礎。此外，這種不使用化學藥品的生物來源奈米材料合成，作為可大幅降低環境負荷的新型製造技術，不僅在醫療領域，在催化、電子元件、光學材料等產業應用的帶動效應也令人期待。
鈴木副教授表示，「我們致力於理解‘生物對來自環境溫度變化及生命活動所釋放的熱量，是如何在細胞層面感知並作出反應的’。為此，開發相關的觀測與操作技術是重要的支柱。本項目作為開發的的一個部分，起始於留學生Reham的研究課題，並以她為中心發展為跨領域融模具組裝的國際研究。也請欣賞刊載於期刊封面上由她創作的精美插圖。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：ACS Sustainable Chemistry & Engineering
論文：Microalgae-Mediated Synthesis of Functionalized Gold Nanoparticles with High Photothermal Stability
DOI：doi.org/10.1021/acssuschemeng.5c07786
