TOHOKU UNIVERSITY Researchers

Research History 4

2025/04 - Present

Tohoku University　Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials　Assistant Professor
2023/04 - 2025/03

Japan Society for the Promotion of Science
2022/04 - 2025/03

Tohoku University　Tohoku University Advanced Graduate School Division for Interdisciplinary Advanced Research and Education
2021/04 - 2022/03

Tohoku University　Tohoku University Advanced Graduate School Division for Interdisciplinary Advanced Research and Education

Education 3

Tohoku University　Graduate School of Engineering　Department of Biomolecular Engineering

2022/04 - 2025/03
Tohoku University　Graduate School of Engineering　Department of Biomolecular Engineering

2020/04 - 2022/03
Yamagata University　Faculty of Engineering

2016/04 - 2020/03

Professional Memberships 2

日本DDS学会
日本化学会

Research Interests 3

ナノ材料
生体関連化学
有機材料化学

Research Areas 3

Nanotechnology/Materials / Organic functional materials /
Nanotechnology/Materials / Nanobioscience /
Nanotechnology/Materials / Chemical biology /

Awards 4

SECOND SYMPOSIUM FOR YOUNG CHEMISTS (SYNC 2024) Best Poster Presentation Award

2024/07　Sapienza University
第50回東北地区高分子若手研究会夏季ゼミナール優秀ポスター発表賞

2023/07　高分子学会
令和3年度化学系学協会東北大会郡山大会優秀ポスター賞

2021/10　日本化学会
第15回籏野奨学基金多元物質科学研究奨励賞

2020/12　東北大学多元物質科学研究所

Papers 8

Front cover: Visible-light-driven antibacterial activity of poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) nanoparticles

Tomoka Ishikawa, Aki Shibata, Hitoshi Kasai, Kouki Oka

Nanoscale　18　(22)　11577-11577　2026/06/11
Publisher: Royal Society of Chemistry (RSC)
DOI： 10.1039/d6nr90100j 　

ISSN： 2040-3364

eISSN： 2040-3372
Mechanisms and potential applications of technologies for detecting specific polyfluoroalkyl substances via nano-level interactions Peer-reviewed

Aki Shibata, Mitsuaki Nuno, Tomoka Ishikawa, Hitoshi Kasai, Kouki Oka

Nanoscale　18　(20)　10503-10523　2026/05/31
Publisher: Royal Society of Chemistry (RSC)
DOI： 10.1039/d5nr05521k 　

ISSN： 2040-3364

eISSN： 2040-3372

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Various technologies have been developed to detect per- and polyfluoroalkyl substances present in trace amounts in aqueous environments.
Visible-light-driven antibacterial activity of poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) nanoparticles Peer-reviewed

Tomoka Ishikawa, Aki Shibata, Hitoshi Kasai, Kouki Oka

Nanoscale　18　(22)　11718-11723　2026/04/19
Publisher: Royal Society of Chemistry (RSC)
DOI： 10.1039/d5nr04734j 　

ISSN： 2040-3364

eISSN： 2040-3372

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Sterilisation using photocatalysts does not lead to the development of drug-resistant bacteria and has therefore attracted significant attention.
Cytotoxicity Study of π-Conjugated Arsenic Compounds Peer-reviewed

Tomoki Yasui, Aki Shibata, Tomoka Ishikawa, Yukako Fujita, Chihiro Okochi, Yoshitaka Koseki, Hitoshi Kasai, Kouki Oka, Kensuke Naka, Hiroaki Imoto

ChemistrySelect　10　(21)　e02502　2025/06/03
Publisher: Wiley
DOI： 10.1002/slct.202502502 　

ISSN： 2365-6549

eISSN： 2365-6549

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Abstract Organoarsenic chemistry is an emerging field focused on the development of heteroatom‐containing functional organic materials. However, concerns regarding the potential toxicity of arsenic remain to be addressed. In this study, we evaluated the cytotoxicity of π‐conjugated organoarsenic compounds against HCT‐116 human colon cancer cells using a nanoparticle fabrication method. Various functional organoarsenic compounds exhibited low‐to‐negligible cytotoxicity (IC₅₀ > 10 µM), in contrast to phenylarsine oxide (IC₅₀ = 2.8 µM), a compound well‐known for its high toxicity. Notably, phenylarsonic acid, a key synthetic precursor of these compounds, also demonstrated very low cytotoxicity.
SN-38-indoximod conjugate: carrier free nano-prodrug for cancer therapy Peer-reviewed

Sanjay Kumar, Yoshitaka Koseki, Keita Tanita, Aki Shibata, Asuka Mizutani, Hitoshi Kasai

Therapeutic Delivery　16　(3)　217-226　2025/01/31
Publisher: Informa UK Limited
DOI： 10.1080/20415990.2025.2458449 　

ISSN： 2041-5990

eISSN： 2041-6008
Anticancer nano-prodrugs with drug release triggered by intracellular dissolution and hydrogen peroxide response Peer-reviewed

Aki Shibata, Yoshitaka Koseki, Keita Tanita, Showa Kitajima, Kouki Oka, Kiyotaka Maruoka, Ryuju Suzuki, Anh Thi Ngoc Dao, Hitoshi Kasai

Chemical Communications　60　(50)　6427-6430　2024/05/31
Publisher: Royal Society of Chemistry (RSC)
DOI： 10.1039/d4cc02252a 　

ISSN： 1359-7345

eISSN： 1364-548X

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We developed prodrug nanoparticles that release drugs through intracellular dissolution and a cancer-specific hydrogen peroxide response.
Fabrication of carrier-free heterodimeric nano-prodrugs with podophyllotoxin and SN-38 for a co-delivery system Peer-reviewed

Yoshitaka Koseki, Keita Tanita, Motofumi Nakamura, Aki Shibata, Kiyotaka Maruoka, Takaaki Kamishima, Hitoshi Kasai

Molecular Crystals and Liquid Crystals　768　(12)　481-487　2024/05/28
Publisher: Informa UK Limited
DOI： 10.1080/15421406.2024.2353966 　

ISSN： 1542-1406

eISSN： 1563-5287
Development of camptothecin nano-prodrugs based on trimethyl lock groups toward selective drug release in cancer cells Peer-reviewed

Aki Shibata, Yoshitaka Koseki, Keita Tanita, Ryuju Suzuki, Anh Thi Ngoc Dao, Hitoshi Kasai

Tetrahedron Letters　103　153989　2022/07/22
Publisher: Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.tetlet.2022.153989 　

ISSN： 0040-4039

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Presentations 15

Real-time Colorimetric Detection of Specific PFAS in Water

Aki Shibata, Hitoshi Kasai, Kouki Oka

28th International Annual Symposium on Computational Science and Engineering (ANSCSE28)　2025/07/31
細胞内の過酸化水素に応答するプロドラッグナノ粒子の薬物放出性

柴田暁貴, 小関良卓, 谷田恵太, 北嶋奨羽, 岡弘樹, 丸岡清隆, 鈴木龍樹, Anh Thi Ngoc Dao, 笠井均

研究会「凝縮系の理論化学2025」　2025/03/10
細胞内での溶解および過酸化水素との反応によるプロドラッグナノ粒子からの選択的な薬物放出

柴田暁貴, 小関良卓, 谷田恵太, 北嶋奨羽, 岡弘樹, 丸岡清隆, 鈴木龍樹, Anh Thi Ngoc Dao, 笠井均

第75回コロイドおよび界面化学討論会　2024/09/19
Fabrication of prodrug nanoparticles capable of releasing drugs by intracellular dissolution and hydrogen peroxide reaction

Aki Shibata, Yoshitaka Koseki, Keita Tanita, Showa Kitajima, Kouki Oka, Kiyotaka Maruoka, Ryuju Suzuki, Anh Thi Ngoc Dao, Hitoshi Kasai

GP-Chem Chemistry Summer School 2024　2024/07/20
Selective drug release from nano-prodrugs by dissolution and hydrogen peroxide reaction

柴田暁貴, 小関良卓, 谷田恵太, 丸岡清隆, 鈴木龍樹, Anh Thi Ngoc Dao, 笠井均

第40回日本DDS学会学術集会　2024/07/10
Fabrication of intracellular releasing induced prodrug nanoparticles by hydrogen peroxide reaction

Aki Shibata, Yoshitaka Koseki, Keita Tanita, Showa Kitajima, Kouki Oka, Kiyotaka Maruoka, Ryuju Suzuki, Anh Thi Ngoc Dao, Hitoshi Kasai

SECOND SYMPOSIUM FOR YOUNG CHEMISTS (SYNC 2024)　2024/06/25
Fabrication and drug release properties of prodrug nanoparticles with high cancer selectivity

Aki Shibata, Yoshitaka Koseki, Keita Tanita, Kiyotaka Maruoka, Ryuju Suzuki, Anh Thi Ngoc Dao, Hitoshi Kasai

International Symposium for the 80th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan　2023/09/10
がん選択性の高いプロドラッグナノ粒子の作製

柴田暁貴, 小関良卓, 谷田恵太, 丸岡清隆, 鈴木龍樹, Anh Thi Ngoc Dao, 笠井均

第50回東北地区若手研究会夏季ゼミナール　2023/07/14
がん細胞選択的な薬物放出性を指向したプロドラッグナノ粒子の創製

柴田暁貴, 小関良卓, 谷田恵太, 鈴木龍樹, Anh Thi Ngoc Dao, 笠井均

日本化学会第103春季年会(2023)　2023/03/22
Effectively drug release from camptothecin nano-prodrugs with sterically hindered esters derived from tertiary hydroxy groups

Aki Shibata, Yoshitaka Koseki, Keita Tanita, Ryuju Suzuki, Anh Thi Ngoc Dao, Hitoshi Kasai

KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics 2022 (KJF-ICOMEP 2022)　2022/09/03
3級エステルを有するプロドラッグの合成とそのナノ粒子の抗がん活性評価

柴田暁貴, 小関良卓, 谷田恵太, 鈴木龍樹, Anh Thi Ngoc Dao, 笠井均

日本化学会第102春季年会(2022)　2022/03/26
Design strategy for nano-prodrug with selective and effective activation via tertiary hydroxyl substitution

Aki Shibata, Yoshitaka Koseki, Keita Tanita, Ryuju Suzuki, Anh Thi Ngoc Dao, Hitoshi Kasai

The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2021)　2021/12/19
3級エステルを有するプロドラッグの合成とその薬剤ナノ粒子の薬効評価

柴田暁貴, 小関良卓, 谷田恵太, 鈴木龍樹, Anh Thi Ngoc Dao, 笠井均

2021年度第21回多元物質科学研究所研究発表会　2021/12/09
Development of novel nano-prodrugs via tertiary hydroxyl substitution

Aki Shibata, Yoshitaka Koseki, Keita Tanita, Ryuju Suzuki, Anh Thi Ngoc Dao, Hitoshi Kasai

2021 ONLINE JOINT SYMPOSIUM Tohoku University & National Taipei University of Technology　2021/11/30
Development of novel nano-prodrug based on tertiary hydroxyl substitution

柴田暁貴, 小関良卓, 谷田恵太, 鈴木龍樹, Anh Thi Ngoc Dao, 笠井均

令和3年度化学系学協会東北大会　2021/10/03

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Research Projects 3

水中細菌の薬剤耐性化を回避できる低毒性な殺菌ナノ粒子の開発

柴田暁貴

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業

Category: 若手研究

Institution: 東北大学

2026/04 - 2028/03
水中の難分解性フッ化物を可視光分解できる有機ナノ粒子の創製

柴田暁貴

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業

Category: 研究活動スタート支援

Institution: 東北大学

2025/07 - 2027/03
がん細胞内でのみ薬物を放出するプロドラッグナノ粒子の創製

柴田暁貴

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業

Category: 特別研究員奨励費

Institution: 東北大学

2023/04 - 2025/03

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体内での代謝により薬物を放出するプロドラッグのみで構成されるプロドラッグナノ粒子は、がん細胞に選択的に薬物を送達できる抗がん治療として開発が進められている。しかし、一般的なプロドラッグは、薬物と置換基をエステル化しており、プロドラッグナノ粒子ががん細胞へ到達するよりも前に、体内に遍在する加水分解酵素に代謝されてしまうことが課題となっている。そこで本研究では、立体障害の大きい3級ヒドロキシ基を有する薬物をエステル化したプロドラッグのナノ粒子を作製することで、血中や正常組織内での非選択的な代謝を抑制できると考案した。さらに、迅速な環化反応による分子放出システムを備えたトリメチルロック（TML）基を置換基として、がん細胞内に豊富な因子への応答性を付与した分子設計のプロドラッグとすることで、がん細胞内へ到達後にのみ3級ヒドロキシ基に由来するエステルが代謝されて薬物を放出できるプロドラッグナノ粒子の開発を目指した。実際、がん細胞内に豊富な過酸化水素（H2O2）に応答するボロン酸をTML基に導入して、3級ヒドロキシ基を有する抗がん剤であるカンプトテシン（CPT）とのエステル化により、CPTプロドラッグを合成した。その後、腫瘍集積性の向上に最適な粒径や分散安定性を有するナノ粒子の作製条件を確立し、細胞内H2O2の量が異なる細胞株における薬理活性を評価した。結果として、H2O2の量が少ない正常細胞ではCPTプロドラッグナノ粒子の薬理活性が認められなかったが、H2O2の量が多いがん細胞では明確な薬理活性を示した。細胞実験での結果から、H2O2や加水分解酵素の存在下における薬物放出挙動をHPLC-MS/MS分析で追跡したところ、CPTプロドラッグがH2O2と反応時にのみ薬物を放出できることが明らかとなった。

Teaching Experience 1

AMC基礎化学序論

Media Coverage 1

2026年度 NanoTerasu国際共創利用支援制度

https://sites.google.com/tohoku.ac.jp/nanoterasu/international-co-creation/fy2026?authuser=0#h.sqpq784kxidw

2026/08

Type: Internet

Academic Activities 2

令和8年度成長型中小企業等研究開発支援事業「深刻な水質汚染物質である特定PFASを低コストかつリアルタイムに検出する高感度有機ナノ色素の開発」研究事業アドバイザー

2026/05/15 - 2027/03/31
令和7年度成長型中小企業等研究開発支援事業「深刻な水質汚染物質である特定PFASを低コストかつリアルタイムに検出する高感度有機ナノ色素の開発」研究事業アドバイザー

2025/09/19 - 2026/03/31