核酸を濃縮内包し、近赤外光放出する金ナノカプセルを開発~新しい核酸ナノキャリアへの展開に期待~

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2026-09-30 北海道大学,東北大学,理化学研究所

北海道大学・東北大学・理化学研究所の研究グループは、DNAなどの核酸を高濃度に内包し、近赤外光によって迅速に放出できる金ナノロッドカプセルを開発した。従来の金ナノ粒子カプセルは水中で構造を維持しにくく、内包物を外部刺激で制御して放出する機能にも課題があった。今回、近赤外光を吸収する金ナノロッドをポリエチレングリコール(PEG)で架橋し、200 nm以下で水中でも安定なカプセルを作製した。水相の相分離を利用することで、DNAなどの水溶性物質を1,000倍以上に濃縮し、90%以上の効率で内包することに成功した。さらに低出力の近赤外LEDを照射するとカプセルが崩壊し、数分以内にDNAの約97%を放出できた。強い化学的相互作用ではなく物理的な濃縮によって核酸を保持する点も特徴で、今後、細胞への取り込みや安全性を検証することで、光によって必要な場所で核酸医薬を放出するドラッグデリバリーシステムへの応用が期待される。

核酸を濃縮内包し、近赤外光放出する金ナノカプセルを開発~新しい核酸ナノキャリアへの展開に期待~
溶質濃縮によって生じる相分離を利用し、DNAなどの水溶性物質を1,000倍以上に濃縮して内包する金ナノロッドカプセルを作製した。PEG架橋によって水中でのカプセル構造を安定化するとともに、低出力近赤外LED光によってカプセルを崩壊させ、内包物を効率的に放出することに成功した。

<関連情報>

効率的な内包と放出を可能にする近赤外光応答性金ナノロッドカプセル NIR-Responsive Gold Nanorod Capsules for Efficient Cargo Encapsulation and Release

Dongyu Zhang, Takehiro Yachi, Daisuke Unabara, Tasuku Hamaguchi, Koji Yonekura, Kiyoshi Kanie, Kuniharu Ijiro, Hideyuki Mitomo
Small  Published: 23 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/smll.75754

ABSTRACT

Gold nanoparticle-based vesicular nanostructures are attractive drug delivery platforms because of their tunable plasmonic properties; however, simultaneously achieving efficient cargo encapsulation, robust aqueous stability, and controllable near-infrared (NIR)-triggered release remains challenging. Herein, water-dispersible and NIR-responsive gold nanorod capsules (Au NrCs) are fabricated from mini-gold nanorods (mini-Au NRs) and small amphiphilic hexaethylene glycol (EG6) ligands via a solute-induced phase separation strategy. Owing to their compact dimensions and tunable longitudinal localized surface plasmon resonance, the mini-Au NRs enable assembly within sub-200 nm nanocapsules while retaining NIR responsiveness. During capsule formation, nanoparticles and DNA cargoes are simultaneously encapsulated and concentrated within the capsules through liquid-liquid phase separation, achieving approximately 90% DNA encapsulation efficiency and more than 1000-fold enrichment. Furthermore, amino-terminated EG6 ligands enable post-assembly crosslinking of the Au NrCs with diepoxy-polyethylene glycol, improving aqueous stability and dispersibility. The resulting Au NrCs exhibit efficient cargo release (>95% within a few minutes) under low-power 810 nm NIR LED irradiation through capsule disassembly, highlighting the potential of plasmonic nanocapsules for externally controlled delivery under relatively mild NIR LED irradiation conditions. These results establish a plasmonic nanocarrier platform integrating concentration-assisted cargo encapsulation, enhanced aqueous stability, and controllable NIR-triggered release, providing a basis for future drug delivery applications.

有機化学・薬学
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