日本关于纳米技术的研究开发起步较早。随着生命科学领域纳米技术基础研究的不断深入，日本政府开始重视纳米技术在农业领域开发应用，主要研发内容是以生物功能的创新利用为目的，通过纳米技术与生物技术等交叉融合，进行纳米级的生物结构探明、功能解析、新功能生物材料研制以及低成本高效率的产业化应用技术开发。
一、制定并实施政府主导的应用研究项目计划
日本政府从2001年开始推进农业领域纳米技术的应用研究。2004年，政府为整合政府各相关部门力量和减少不必要的重复研究开发，综合科学技术会议制定并实施“科学技术连携施策群”计划，将与农业领域应用相关的“纳米生物技术”列入计划重点推进，文部科学省、农林水产省等5省府协作实施。2006年投入预算1.29亿日元实施“食品原料的纳米级加工及其评价技术研究开发”课题，2007年以该课题为基础实施新一轮的“食品加工领域纳米技术应用研究”项目计划。该项目计划为期5年，设立“食品原料纳米级加工基础技术开发及对生物影响的评估”和“食品原料纳米级评估技术开发与新功能解析”两大研究课题，在实施纳米级食品粒子应用开发的同时，也开展纳米级食品原料安全性的评估分析，第一年度预算为2.04亿日元。
二、以生物功能创新利用为目的的纳米技术和材料技术开发
（一）研究内容与预期目标
1. 有效利用纳米级结构控制技术的研究成果。
研究开发可用于食品功能性成分体内输送系统的均一粒径纳米粒子，研究开发具有新功能的生物材料；开发出具备纳米级微小空间结构、适于培养各种细胞的细胞培养基，确立单一粒径纳米粒子的制造技术，确立不同方式的细胞长期稳定培养技术。
2. 进行新功能生物材料的研究开发。
开发出具有导电功能等并适于农业及其他领域应用的新功能纳米生物材料。
3. 利用微细加工技术进行开发。
利用微细加工技术开发超高感度检测有害微生物的生物传感器，开发出能将水分子团的生化反应有效应用于食品加工业的相关技术，开发出高感度并能人为改变活体功能的生物传感器，确立水分子团的动态评估技术，确立特殊功能水的生产应用技术。
4. 运用微细加工技术和生物功能构建微型生物反应器进行开发。
运用微细加工技术和生物功能构建微型生物反应器，以开发出极微量功能物质高效生产和提高细胞育种效率的技术，及能迅速并简便地检测食品及环境中有害物质的下一代试剂盒。
5. “DDS技术”的农业领域应用。
所谓DDS技术，就是将微量药剂高效、有选择地输送到特定部位并能发挥作用的药物输送系统技术。
研究开发适于农业领域应用的DDS技术的目的是减少猪、牛等家畜和其他动物的药品使用量，确保畜产品的安全和质量。研究内容是利用纳米技术开发能将微量的抗生素、生理活性物质和疫苗等高效率有选择地输送到特定部位并发挥作用的相关技术。
（二）课题设置
以纳米级生物材料的新功能解析、有效利用和开发新功能生物材料为重点，设立以下5大研究课题：
1. 纳米级生物结构细胞培养基的开发。
2. 均一粒径纳米粒子的生产应用技术与药物输送系统的开发。
3. 通过控制分子配向开发新功能的生物材料。
4. 纳米级生物活体分子的结构解析及操作技术开发。
5. 水分子团的动态评估与应用。
（三）进展与成果
“以生物功能创新利用为目的的纳米技术和材料技术开发”项目，经5年实施于2006年结束，取得了相当成果，共发表638篇论文，取得97个专利。
1. 纳米级生物结构培养基开发。
（1）探明髓间质细胞主要在孔内增殖，纤维芽细胞主要在孔外增殖。
（2）增殖差包括各自细胞的积极移动。
（3）细胞内局部存在与孔的形状相对应的骨骼蛋白。
（4）用适当的图案可以发现纤维芽细胞呈排列状。
（5）孔的环境因素可以影响骨化和基因导入的效率。
（6）在微细加工基板上成功制成蜂窝状膜。
（7）在蜂窝状膜上培养细胞成功。
（8）用微细加工基板成功形成凝胶。
（9）用微细加工基板成功控制了藻酸钙粒子链的长度。
2. 均一粒径纳米粒子制造和DDS技术开发。
（1）通过MC乳化和液态去水干燥等开发出纳米级脂肪粒子的制造方法，在不使用界面活化剂条件下，用二氧化硅成功制作出单相分散的乳状液，开发出用亚临界水制作纳米粒子的方法，发现通过自我结构重组可形成10纳米～110纳米的脂肪粒子并查明了粒子结构，确立了以MC乳化为基础的单相分散高分子超微容器的制作方法。
（2）与微米级粒子相比，纳米级粒子结晶温度和熔点降低，结晶的分子团明显不稳定，溶解量大于容积。不同尺寸粒子所显示的特性明显影响脂质的氧化稳定性。
（3）对抑制肠道吸收过敏原的活性成分进行了分析测定，通过将其纳米级微粒化，使该活性成分显示出能预防过敏的效果。
（4）成功制造出小于100纳米的粒子，获得粒子尺寸不同导致肠道产生吸收差异等对药物输送系统开发非常有用的若干基础知识。
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