研究者詳細

顔写真

シバタ　アキ
柴田　暁貴
Aki Shibata
所属
多元物質科学研究所　附属マテリアル・計測ハイブリッド研究センター　有機・バイオナノ材料研究分野
職名
助教
学位

  • 博士 (工学) （東北大学）

e-Rad 研究者番号
21013575

経歴 4

  • 2025年4月 ～ 継続中
    東北大学　多元物質科学研究所　助教

  • 2023年4月 ～ 2025年3月
    独立行政法人日本学術振興会　特別研究員 (DC2)

  • 2022年4月 ～ 2025年3月
    東北大学　高等大学院機構 学際高等研究教育院　博士研究教育院生

  • 2021年4月 ～ 2022年3月
    東北大学　高等大学院機構 学際高等研究教育院　修士研究教育院生

学歴 3

  • 東北大学　大学院工学研究科　バイオ工学専攻 博士後期課程

    2022年4月 ～ 2025年3月

  • 東北大学　大学院工学研究科　バイオ工学専攻 博士前期課程

    2020年4月 ～ 2022年3月

  • 山形大学　工学部　バイオ化学工学科

    2016年4月 ～ 2020年3月

所属学協会 2

  • 日本DDS学会

  • 日本化学会

研究キーワード 3

  • ナノ材料

  • 生体関連化学

  • 有機材料化学

研究分野 3

  • ナノテク・材料 / 有機機能材料 /

  • ナノテク・材料 / ナノバイオサイエンス /

  • ナノテク・材料 / ケミカルバイオロジー /

受賞 4

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

    2024年7月　Sapienza University

  2. 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年7月　高分子学会

  3. 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年10月　日本化学会

  4. 第15回籏野奨学基金多元物質科学研究奨励賞

    2020年12月　東北大学 多元物質科学研究所

論文 8

  1. 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年6月11日

    出版者・発行元： Royal Society of Chemistry (RSC)

    DOI： 10.1039/d6nr90100j 　

    ISSN：2040-3364

    eISSN：2040-3372

  2. Mechanisms and potential applications of technologies for detecting specific polyfluoroalkyl substances via nano-level interactions 査読有り

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

    Nanoscale　18　(20)　10503-10523　2026年5月31日

    出版者・発行元： 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.

  3. Visible-light-driven antibacterial activity of poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) nanoparticles 査読有り

    Tomoka Ishikawa, Aki Shibata, Hitoshi Kasai, Kouki Oka

    Nanoscale　18　(22)　11718-11723　2026年4月19日

    出版者・発行元： 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.

  4. Cytotoxicity Study of π-Conjugated Arsenic Compounds 査読有り

    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年6月3日

    出版者・発行元： 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.

  5. SN-38-indoximod conjugate: carrier free nano-prodrug for cancer therapy 査読有り

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

    Therapeutic Delivery　16　(3)　217-226　2025年1月31日

    出版者・発行元： Informa UK Limited

    DOI： 10.1080/20415990.2025.2458449 　

    ISSN：2041-5990

    eISSN：2041-6008

  6. Anticancer nano-prodrugs with drug release triggered by intracellular dissolution and hydrogen peroxide response 査読有り

    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年5月31日

    出版者・発行元： 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.

  7. Fabrication of carrier-free heterodimeric nano-prodrugs with podophyllotoxin and SN-38 for a co-delivery system 査読有り

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

    Molecular Crystals and Liquid Crystals　768　(12)　481-487　2024年5月28日

    出版者・発行元： Informa UK Limited

    DOI： 10.1080/15421406.2024.2353966 　

    ISSN：1542-1406

    eISSN：1563-5287

  8. Development of camptothecin nano-prodrugs based on trimethyl lock groups toward selective drug release in cancer cells 査読有り

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

    Tetrahedron Letters　103　153989　2022年7月22日

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.tetlet.2022.153989 　

    ISSN：0040-4039

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講演・口頭発表等 15

  1. 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年7月31日

  2. 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年3月10日

  3. 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年9月19日

  4. 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年7月20日

  5. 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年7月10日

  6. 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年6月25日

  7. 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年9月10日

  8. 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年7月14日

  9. 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年3月22日

  10. 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年9月3日

  11. 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年3月26日

  12. 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年12月19日

  13. 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年12月9日

  14. 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年11月30日

  15. 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年10月3日

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共同研究・競争的資金等の研究課題 3

  1. 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

    2026年4月 ～ 2028年3月

  2. 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

    2025年7月 ～ 2027年3月

  3. 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

    2023年4月 ～ 2025年3月

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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。

担当経験のある科目(授業) 1

  1. AMC基礎化学序論

メディア報道 1

  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年8月

    メディア報道種別: インターネットメディア

学術貢献活動 2

  1. 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年5月15日 ～ 2027年3月31日

  2. 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年9月19日 ～ 2026年3月31日