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生体アミノ酸分子からリポソームまでと金属ナノ粒子との間に生じる反応機構の解明

Research Project

Project/Area Number 13J03655
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nanomaterials/Nanobioscience
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

塚田 千恵  名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords金ナノ粒子 / フォスファチジルコリン / リポソーム / L-システイン / 分子吸着反応 / 吸収端近傍X線吸収微細構造法 / 赤外顕微分光法 / 透過型電子顕微鏡法 / Auナノ粒子 / 液中プラズマ法 / 押し出し法 / TEM観察 / NEXAFS測定
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、分散剤を使用せずに水環境下で高分散に存在するAuナノ粒子(AuNPs)を作製し、そのNPsと生体アミノ酸分子やたんぱく質、リン脂質から成るリポソームとの吸着反応を解明することである。さらに、ミクロスコピックな視点から、細胞とナノ粒子間に生じる反応モデルの提案を実施する。
生体細胞膜モデルとして、リン脂質のフォスファチジルコリン(PC)でリポソームを作製し、NPsと水環境下で吸着反応を促した。リン脂質は相転移温度以上でフリップ-フロップが生じると報告されているため、PCリポソームの存在する溶媒の温度が相転移温度以上になるとNPsがリポソームの内側に取り込まれると考えた。しかし、透過型電子顕微鏡観察の結果から、相転移温度による変化はなく、NPsはリポソームの外側に吸着したままであることが分かった。また、シンクロトロン光を用いた小角散乱測定から、水環境下において、時間経過とともにリポソームの周りにNPsが吸着する反応が示唆された。
続いて、昨年度の報告で、PCリポソームの外側に吸着したNPsの周りにはPCから成る膜が存在すると述べたが、この膜は、PCの疎水基同士の分子間力により秩序立っていることをシンクロトロン光による赤外顕微分光測定から明らかにした。
さらに、複数の生体分子が共存する環境での分子吸着反応として、水環境下でNPs表面にPCを吸着させた後にシステインとも反応させた。先述したように、PCはNPs表面で秩序立った膜を形成するため、システインはPC膜で覆われたNPs表面には吸着しにくいという結果を硫黄K吸収端近傍X線吸収微細構造測定から解明した。
以上より、分散剤等で表面が覆われていないAuNPsは細胞とも吸着反応を生じやすいと考えられる。生体内にNPsを投与する場合はこのような吸着反応を生じにくくするために、不活性な材料などでNPs表面を覆うことが重要と考える。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (27 results)

All 2015 2014 2013 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (20 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (5 results)

  • [Journal Article] Spectroscopic and morphological studies on interaction between gold nanoparticle and liposome constructed with phosphatidylcholine2015

    • Author(s)
      C. Tsukada, T. Tsuji, K. Matsuo, T. Nomoto, G. Kutluk, M. Sawada, S. Ogawa, T. Yoshida, S. Yagi
    • Journal Title

      IOP Conference Series: Materials Science and Engineering

      Volume: 76 Pages: 0120011-9

    • DOI

      10.1088/1757-899x/76/1/012001

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Study on interaction between phosphatidylcholine (PC) liposome and gold nanoparticles by TEM observation2014

    • Author(s)
      C. Tsukada, T. Tsuji, K. Matsuo, H. Nameki, T. Yoshida, S. Yagi
    • Journal Title

      Journal of Surface Analysis

      Volume: 20 Pages: 230-233

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 軟X線を用いた水環境下におけるAuナノ粒子とL-システインの分子吸着反応の解明2015

    • Author(s)
      塚田千恵、松尾光一、野本豊和、アーリップ・クトゥルク、行木啓記、小川智史、吉田朋子、八木伸也
    • Organizer
      第10回ナノ・バイオメディカル学会、第2回名古屋大学エコトピア科学研究所・バイオマテリアル研究プロジェクト研究会ジョイントシンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2015-03-09 – 2015-03-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Auナノ粒子とL-システインの吸着反応におけるPC修飾の効果2015

    • Author(s)
      塚田千恵、辻琢磨、松尾光一、野本豊和、村井崇章、アーリップ・クトゥルク、行木啓記、小川智史、吉田朋子、八木伸也
    • Organizer
      第10回ナノ・バイオメディカル学会、第2回名古屋大学エコトピア科学研究所・バイオマテリアル研究プロジェクト研究会ジョイントシンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2015-03-09 – 2015-03-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Synchrotron light analyses for L-cysteine on PC capped gold nanoparticle2015

    • Author(s)
      C. Tsukada, T. Tsuji, K. Matsuo, T. Nomoto, T. Murai, G. Kutluk, H. Namatame, M. Taniguchi, T. Yaji, T. Ohta, S. Ogawa, T. Yoshida, S. Yagi
    • Organizer
      19th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
    • Place of Presentation
      Hiroshima, Japan
    • Year and Date
      2015-03-05 – 2015-03-06
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Auナノ粒子に吸着したフォスファチジルコリンの化学状態分析2015

    • Author(s)
      塚田千恵、辻琢磨、松尾光一、小川智史、野本豊和、家路豊成、アーリップ・クトゥルク、沢田正博、生天目博文、谷口雅樹、太田俊明、吉田朋子、八木伸也
    • Organizer
      第28回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      立命館大学
    • Year and Date
      2015-01-10 – 2015-01-12
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Adsorption behavior between phosphatidylcholine(PC) and gold nanoparticle studied by XAFS and TEM2014

    • Author(s)
      C. Tsukada, T. Tsuji, K. Matsuo, G. Kutluk, T. Nomoto, H. Nameki, S. Ogawa, T. Yoshida, S. Yagi
    • Organizer
      International Conference on Solid Films and Surfaces (ICSFS16)
    • Place of Presentation
      Rio de Janeiro, Brazil
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-11
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] フォスファチジルコリンで修飾されたAuナノ粒子とL-システインの水環境下での吸着反応に関する研究2014

    • Author(s)
      塚田千恵、辻琢磨、松尾光一、野本豊和、アーリップ・クトゥルク、小川智史、吉田朋子、八木伸也
    • Organizer
      第17回XAFS討論会
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Year and Date
      2014-09-01 – 2014-09-03
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] L-cysteine/Phosphatidylcholine/Au NPsの吸着反応解明2014

    • Author(s)
      塚田千恵、辻琢磨、松尾光一、野本豊和、アーリップ・クトゥルク、小川智史、吉田朋子、八木伸也
    • Organizer
      第10回 放射光表面科学研究部会、第13回 顕微ナノ材料科学研究会 合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      あいち産業科学技術総合センター
    • Year and Date
      2014-07-31 – 2014-08-01
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Study on adsorption reaction between L-cysteine and gold nanoparticle modified by phosphatidylcholine(PC)2014

    • Author(s)
      Chie Tsukada, Takuma Tsuji, Koichi Matsuo, Toyokazu Nomoto, Galif Kutluk, Hirofumi Nameki, Satoshi Ogawa, Tomoko Yoshida, Shinya Yagi
    • Organizer
      NanoBio Australia 2014 (5th International NanoBio Conference & 3rd International Conference on BioNano Innovation)
    • Place of Presentation
      Brisbane, Australia
    • Year and Date
      2014-07-06 – 2014-07-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] L-cysteine adsorbed on metal nanoparticles under water environment measured by S K-edge NEXAFS with He-path system2014

    • Author(s)
      Chie Tsukada, Toyokazu Nomoto, Hirofumi Nameki, Koichi Matsuo, Galif Kutluk, Satoshi Ogawa, Tomoko Yoshida and Shinya Yagi
    • Organizer
      触媒学会 西日本支部 第5回触媒科学研究発表会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2014-06-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] フォスファチジルコリン(PC)とAuナノ粒子の吸着反応におけるTEM及びXAFS分析2014

    • Author(s)
      塚田千恵、辻琢磨、松尾光一、小川智史、野本豊和、行木啓記、吉田朋子、八木伸也
    • Organizer
      第8回ナノ・バイオメディカル学会大会
    • Place of Presentation
      ホテルグランヴィア和歌山
    • Year and Date
      2014-05-02
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] P-, N- and O-K edges NEXAFS analyses for phosphatidylcholine (PC) adsorbed on gold surface2014

    • Author(s)
      C. Tsukada, T. Tsuji, K. Matsuo, T. Nomoto, G. Kutluk, M. Sawada, H. Namatame, M. Taniguchi, T. Yoshida, S. Yagi
    • Organizer
      18th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
    • Place of Presentation
      Hiroshima University, Japan (Poster)
    • Year and Date
      2014-03-06
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Adsorption mechanism between gold nanoparticle and phosphatidylcholine (PC) liposome2014

    • Author(s)
      C. Tsukada, T. Tsuji, K. Matsuo, G. Kutluk, M. Sawada, H. Namatame, M. Taniguchi, T. Yoshida, S. Yagi
    • Organizer
      18th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
    • Place of Presentation
      Hiroshima University, Japan (Poster)
    • Year and Date
      2014-03-06
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] TEM観察によるフォスファチジルコリン(PC)から成るリポソームとAuナノ粒子の吸着反応に関する研究2014

    • Author(s)
      塚田千恵、辻琢磨、松尾光一、行木啓記、吉田朋子、八木伸也
    • Organizer
      第42回表面分析研究会(依頼講演)
    • Place of Presentation
      大阪大学 中之島センター(口頭及びポスター)
    • Year and Date
      2014-02-20
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] N-, O-及びP-K吸収端NEXAFSを用いたAu表面に対するフォスファチジルコリン(PC)の吸着反応に関する研究2014

    • Author(s)
      塚田千恵、松尾光一、野本豊和、アーリップ・クトゥルク、沢田正博、生天目博文、谷口雅樹、吉田朋子、八木伸也
    • Organizer
      第27回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      広島国際会議場(ポスター)
    • Year and Date
      2014-01-11
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Adsorption reaction between biomolecules and gold nanoparticles prepared by solution plasma method2014

    • Author(s)
      C. Tsukada, T. Tsuji, K. Matsuo, T. Nomoto, G. Kutluk, M. Sawada, H. Namatame, M. Taniguchi, T. Ybshida, S. Yagi
    • Organizer
      Synchrotron Radiation in Nano-medicine and Advanced Health Care (SRNAHC)
    • Place of Presentation
      Konan University, Japan (Poster)
    • Year and Date
      2014-01-09
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 液中プラズマ法で作製したAuナノ粒子と生体分子の吸着反応2013

    • Author(s)
      塚田千恵、辻琢磨、松尾光一、野本豊和、アーリップ・クトゥルク、沢田正博、生天目博文、谷口雅樹、吉田朋子、八木伸也
    • Organizer
      第9回顕微ナノ材料科学研究会・放射光表面科学研究部会合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      東北大学片平 キャンパスさくらホール(ポスター)
    • Year and Date
      2013-12-26
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Study on interaction between phosphatidylcholine (PC) liposome and gold nanoparticles by microscopic observation2013

    • Author(s)
      C. Tsukada, T. Tsuji, K. Matsuo, H. Nameki, T. Yoshida, S. Yagi
    • Organizer
      6th Intemational Symposium on Practical Surface Analysis (PSA-13)
    • Place of Presentation
      Okinawa, Japan (Oral and Poster)
    • Year and Date
      2013-11-10
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Spectroscopic and morphological studies on interaction between gold nanoparticles and liposome constructed with phosphatidylcholine (PC)2013

    • Author(s)
      C. Tsukada, T. Tsuji, K. Matsuo, G. Kutluk, H. Nameki, T. Ybshida, S. Yagi
    • Organizer
      The 4^<th> International SymPosium on Surface and Interface of Biomaterials (ISSB2013)
    • Place of Presentation
      Roma, Italy (Oral)
    • Year and Date
      2013-09-24
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] AdsorPtion Study between phosphatidylcholine (PC) and gold materials by synchrotron light2013

    • Author(s)
      C. Tsukada, K. Matsuo, G. Kutluk, M. Sawada, H. Namatame, M. Tankguchi, T. Yoshida, S. Yagi
    • Organizer
      11th International Confbrence, Biology and Synchrotron Radiation 2013
    • Place of Presentation
      Hamburg, Germany (Poster)
    • Year and Date
      2013-09-08
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] フォスファチジルコリン(PC)のAu表面における吸着反応に関する研究2013

    • Author(s)
      塚田千恵、辻琢磨、松尾光一、アーリップ・クトゥルク、吉田朋子、八木伸也
    • Organizer
      第16回XAFS討論会
    • Place of Presentation
      東京大学 理学部 化学本館(口頭)
    • Year and Date
      2013-09-05
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] 以下に、本年度の受賞(賞の名称、賞の授与団体、授与年月日等)について記載する。

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      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] 1. 日本XAFS研究会学生奨励賞、日本XAFS研究会、2013年9月6日

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      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] 2. Powell Prize, Surface Analysis Society of Japan, 2013年11月14日

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      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] 3. 優秀ポスター賞、放射光表面科学部会・顕微ナノ材料科学研究会、2013年12月26日.

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      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] 4. Poster Award, Synchrotron Radiation in Nano-medicine and Advanced Health Care (SRNAHC)で受賞, 2014年1月9日.

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      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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