Signaling synthetic polymer receptors prepared by molecular imprinting and multi-step post-imprinting modifications

• Project/Area Number: 16K18300
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Biofunction/Bioprocess
• Research Institution: Yasuda Women's University
• Principal Investigator: Sunayama Hirobumi 安田女子大学, 薬学部, 助教 (60706464)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 分子インプリンティング / 高分子レセプター / ポストインプリンティング修飾 / バイオセンシング / 分子認識 / 人工高分子レセプター / センサー / バイオセンサー / 分析化学 / ナノバイオ

Outline of Final Research Achievements

In this study, synthetic polymer receptors capable of specific molecular recognition were prepared by molecular imprinting and post-imprinting modifications. Multi-step post-imprinting modifications were carried out to introduce capping agents into low affinity cavity and interacting groups into high affinity cavity, resulting in MIP with high affinity and selectivity toward target molecule.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

抗体や酵素と呼ばれる生体ベースの材料は高い分子認識特性を有しており、病気の診断や治療等多くの分野で利用されているが、高価で不安定であるという課題がある。本研究で開発した分子認識材料(MIP)は抗体に匹敵する機能を実現できる可能性を示し、また本材料は人工材料ベースであることから量産化が可能となる。このことから安定・安価な抗体に替わる材料創製が可能となり、上記分野のコストダウン等大きな社会貢献が期待される。

Research Products

• [Journal Article] Orientationally Fabricated Zwitterionic Molecularly Imprinted Nanocavities for Highly Sensitive Glycoprotein Recognition (2019)
  • Author(s): T. Saeki, H. Sunayama, Y. Kitayama, T. Takeuchi
  • Journal Title: Langmuir Volume: 35 Issue: 5 Pages: 1320-1326
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.8b01215
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Post-Imprinting-Modified Molecularly Imprinted Nanocavities with Two Synergetic, Orthogonal, Glycoprotein-Binding Sites to Transduce Binding Events into Fluorescence Changes (2019)
  • Author(s): Morishige Takahiro、Takano Eri、Sunayama Hirobumi、Kitayama Yukiya、Takeuchi Toshifumi
  • Journal Title: ChemNanoMat Volume: 5 Issue: 2 Pages: 224-229
  • DOI: 10.1002/cnma.201800519
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Site-Specific Post-Imprinting Modification of Molecularly Imprinted Polymer Nanocavities with a Modifiable Functional Monomer for Prostate Cancer Biomarker Recognition (2019)
  • Author(s): H. Matsumoto, H. Sunayama, Y. Kitayama, E. Takano, T. Takeuchi
  • Journal Title: Sci. Technol. Adv. Mater. Volume: 20 Issue: 1 Pages: 305-312
  • DOI: 10.1080/14686996.2019.1583495
  • NAID: 120006604634
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 分子インプリンティングによる高感度分子認識素子の開発とその応用 (2019)
  • Author(s): 砂山博文、竹内俊文
  • Journal Title: Farumashia Volume: 55 Issue: 2 Pages: 150-154
  • DOI: 10.14894/faruawpsj.55.2_150
  • NAID: 130007588474
  • ISSN: 0014-8601, 2189-7026
• [Journal Article] Beyond natural antibodies, a new generation of synthetic antibodies created by post-imprinting modification of molecularly imprinted polymer, (2018)
  • Author(s): T. Takeuchi, H. Sunayama
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 54 Issue: 49 Pages: 6243-6251
  • DOI: 10.1039/c8cc02923g
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation of Protein Binding Activities of Molecularly Imprinted Polymers via Post-imprinting Modifications to Exchange Functional Groups within the Imprinted Cavity (2017)
  • Author(s): Hirobumi Sunayama, Yukiya Kitayama, Toshifumi Takeuchi
  • Journal Title: J. Mol. Recognit. Volume: 印刷中 Issue: 3
  • DOI: 10.1002/jmr.2633
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 多段階ポストインプリンティング修飾による腫瘍マーカータンパク質高感度センシング材料 (2019)
  • Author(s): 高宮和寛、砂山博文、高野恵里、北山雄己哉、竹内俊文
  • Organizer: 日本薬学会第139年会
• [Presentation] REGULATION OF PROTEIN BINDING ACTIVITIES OF MOLECULARLY IMRINTED POLYMER BY SINGLE OR MUTI-STEP POST-IMPRINTING MODIFICATIONS (2018)
  • Author(s): H. Sunayama, T. Takeuchi
  • Organizer: 10th International Conference on Molecular Imprinting (MIP2018)
• [Presentation] SENSITIVE DETECTION OF PROSTATE SPECIFIC ANTIGEN BY MOLECULARLY IMPRINTED POLYMERS PREPARED VIA POST-IMPRINTING MODIFICATIONS (2018)
  • Author(s): T. Saeki, H. Sunayama, E. Takano, Y. Kamon, Y. Kitayama, T. Takeuchi
  • Organizer: 10th International Conference on Molecular Imprinting (MIP2018)
• [Presentation] 配向固定化及びポストインプリンティング修飾法による糖タンパク質認識ナノ空間の創製 (2018)
  • Author(s): 林知彦、砂山博文、香門悠里、北山雄己哉、竹内俊文
  • Organizer: 第25回クロマトグラフィーシンポジウム
• [Presentation] 多段階ポストインプリンティング修飾を駆使したバイオマーカー認識空間の構築 (2018)
  • Author(s): 砂山博文、高宮和寛、高野恵里、北山雄己哉、竹内俊文
  • Organizer: 第12回バイオ関連化学シンポジウム
• [Presentation] 多段階ポストインプリンティング修飾を利用した高感度バイオマーカーセンシング (2018)
  • Author(s): 高宮和寛、砂山博文、高野恵里、北山雄己哉、竹内俊文
  • Organizer: 第29回クロマトグラフィー科学会議
• [Presentation] ポストインプリンティング修飾及び配向固定化によるバイオマーカータンパク質認識空間の創製 (2018)
  • Author(s): 林知彦、 砂山博文、香門悠里、北山雄己哉、竹内俊文
  • Organizer: 第78回分析化学討論会
• [Presentation] バイオマーカータンパク質の高感度センシングを目指した多段階ポストインプリンティング修飾による分子インプリントポリマー (2017)
  • Author(s): 砂山博文、堀川諒、北山雄巳哉、竹内俊文
  • Organizer: 日本薬学会第137年会
  • Place of Presentation: 仙台、東北大学
  • Year and Date: 2017-03-24
• [Presentation] 部位特異的ポストインプリンティング修飾によるタンパク質インプリント空間の機能調節 (2017)
  • Author(s): 砂山博文、竹内俊文
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
  • Place of Presentation: 横浜、慶應義塾大学
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] Programmable In-Cavity Modifications in Molecularly Imprinted Polymers via Multi-Step Post-Imprinting Modifications (2017)
  • Author(s): H. Sunayama, T. Takeuchi
  • Organizer: 22nd Meeting of the International Society for Molecular Recognition, Affinity 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 多段階ポストインプリンティング修飾によるタンパク質結合空間の機能制御 (2017)
  • Author(s): 砂山博文, 竹内俊文
  • Organizer: 第11回バイオ関連化学シンポジウム
• [Presentation] 標的糖タンパク質を選択的に認識する配向性分子インプリントポリマー薄膜の創製 (2017)
  • Author(s): 佐伯哲郎, 砂山博文, 北山雄己哉, 竹内俊文
  • Organizer: 第66回高分子学会年次大会
• [Presentation] 標的糖タンパク質を選択的に検出可能な配向性分子インプリントポリマー薄膜の創製 (2017)
  • Author(s): 佐伯哲郎, 砂山博文, 北山雄己哉, 竹内俊文
  • Organizer: 第11回バイオ関連化学シンポジウム
• [Presentation] 佐伯哲郎, 砂山博文, 北山雄己哉, 竹内俊文 (2017)
  • Author(s): アレルゲン糖タンパク質を認識可能な配向性分子インプリント空間の構築
  • Organizer: 第39回日本バイオマテリアル学会大会
• [Presentation] 前立腺特異抗原を選択的に認識する分子インプリントポリマー薄膜の創製 (2017)
  • Author(s): 松本大樹, 砂山博文, 北山雄己哉, 竹内俊文
  • Organizer: 第24回クロマトグラフィーシンポジウム
• [Presentation] 前立腺特異抗原検出のための分子インプリントポリマーなの薄膜の創製 (2016)
  • Author(s): 松本大樹、砂山博文、高野恵里、北山雄巳哉、竹内俊文
  • Organizer: 日本分析化学会第64年会
  • Place of Presentation: 札幌、北海道大学
  • Year and Date: 2016-09-14
• [Presentation] Post-imprinting modification on molecularly imprinted polymers for regulation of molecular binding activity (2016)
  • Author(s): Hirobumi Sunayama, Toshifumi Takeuchi
  • Organizer: The 9th International Conference on Molecular Imprinting
  • Place of Presentation: Lund, Sweden
  • Year and Date: 2016-06-26
  • Int'l Joint Research