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分子間相互作用に基づくタンパク質吸着現象の解明と新規バイオマテリアル表面の創製

Research Project

Project/Area Number 15J10567
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biomedical engineering/Biomaterial science and engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

坂田 翔  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Declined (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsポリマーブラシ表面 / 分子間相互作用力 / タンパク質吸着挙動 / 静電的相互作用 / 疎水性相互作用
Outline of Annual Research Achievements

ポリマーバイオマテリアルのモデル表面として精密重合法により構築した①双性イオン性、②カチオン性、③アニオン性、④疎水性のポリマーブラシ表面を基盤とし、原子間力顕微鏡(AFM)を利用して表面で働く様々な力の解析を実施してきた。基板表面とAFMのプローブ表面に同種のポリマーブラシ層を構築することにより、同種ポリマーブラシ表面間で働く力を測定し、各表面で固有に生じる相互作用を解析する手法を確立した。この解析から、系統的に構築した一連のポリマーブラシ層を利用することにより、表面で生じる“静電的相互作用”と“疎水性相互作用”を分離して評価することが出来ることを見出した。また、タンパク質を化学的に固定化したAFMプローブを用いて表面とタンパク質の間に働く力を定量的に評価した結果、静電的相互作用が生じるカチオン性、アニオン性のポリマーブラシ表面や、疎水性相互作用を生じる疎水性のポリマーブラシ表面ではタンパク質との間に強い相互作用力が働くため接触後の可逆的な脱離が妨げられるが、双性イオン性のポリマーブラシ表面では一切の相互作用が生じないことを明らかとした。さらに、タンパク質との相互作用力とタンパク質の吸着量の間に正の相関が見られ、表面-タンパク質間の直接的な相互作用力の強さが最終的なタンパク質吸着量に影響することが定量的に示された。以上より、バイオマテリアル表面におけるタンパク質吸着を回避するためには、双性イオン性のポリマー表面に代表されるように、ナノレベルの相互作用を生じない表面の設計が重要であることを実測の力を基に実証した。このように“構造・特性が制御された一連のポリマーブラシ表面”と“AFMを利用した力の解析”を効果的に組み合わせることによって、これまで推測であった界面におけるタンパク質吸着における表面構造・特性の影響に関する理解を分子間相互作用力の観点から押し進めることができた。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2016 2015

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] Direct Interaction Force and Adsorption Behavior of Fibrinogen on Well-Characterized Polymer Brush Surfaces2016

    • Author(s)
      Sho Sakata, Yuuki Inoue, Kazuhiko Ishihara
    • Journal Title

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      Volume: 41 Issue: 1 Pages: 51-54

    • DOI

      10.14723/tmrsj.41.51

    • NAID

      130005126115

    • ISSN
      1382-3469, 2188-1650
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Protein adsorption at well-characterized polymer brush surfaces based on molecular interactions2015

    • Author(s)
      Yuuki Inoue, Sho Sakata, Kazuhiko Ishihara
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
    • Place of Presentation
      Honolulu (USA)
    • Year and Date
      2015-12-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] タンパク質吸着を阻止する新規ヘテロ荷電ポリマーブラシ表面の創製2015

    • Author(s)
      坂田翔、井上祐貴、石原一彦
    • Organizer
      第37回日本バイオマテリアル学会大会
    • Place of Presentation
      京都テルサ (京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-11-09
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Nano-force analysis during protein adsorption at biocompatible polymer brush surface2015

    • Author(s)
      Yuuki Inoue, Sho Sakata, Kazuhiko Ishihara
    • Organizer
      Ludwig Maximilians University-University of Tokyo Symposium
    • Place of Presentation
      Munich (Germany)
    • Year and Date
      2015-10-28
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 異なる相互作用を生じる種々のポリマーブラシ表面におけるタンパク質吸着挙動2015

    • Author(s)
      坂田翔、井上祐貴、石原一彦
    • Organizer
      第64回高分子討論会
    • Place of Presentation
      東北大学 川内キャンパス (宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2015-09-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 表面相互作用力が明確に解析された表面におけるタンパク質吸着挙動の理解2015

    • Author(s)
      坂田翔、井上祐貴、石原一彦
    • Organizer
      第64回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター (北海道札幌市)
    • Year and Date
      2015-05-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Nano-force analysis between proteins and well-characterized polymer brush surfaces to elucidate protein adsorption behaviors2015

    • Author(s)
      Yuuki Inoue, Sho Sakata, Kazuhiko Ishihara
    • Organizer
      The 4th International Symposium Frontiers in Polymer Science
    • Place of Presentation
      Riva del Garda (Italy)
    • Year and Date
      2015-05-20
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Surface interaction forces generated during protein adsorption process at well-defined polymer brush surfaces2015

    • Author(s)
      Sho Sakata, Yuuki Inoue, Kazuhiko Ishihara
    • Organizer
      The 5th Asian Biomaterials Congress
    • Place of Presentation
      Taipei (Taiwan)
    • Year and Date
      2015-05-06
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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