| Project/Area Number |
23K13770
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
平本 薫 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (40963038)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2025-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
|
|---|
| Keywords | 電気化学発光 / 脂質二分子膜 / ハイドロゲル / 導電性ポリマー / 電気化学センサ |
|---|
| Outline of Research at the Start |
細胞を形づくる細胞膜は情報伝達やエネルギー代謝を行う重要な足場として機能している。細胞膜の主成分は脂質二分子膜であり、人工的に再構成することができる。このような人工脂質二分子膜は高度な生命機能を生体外で享受するための有力なナノ・バイオインターフェイスとなることが期待されている。本研究では、ハイドロゲルや導電性ポリマーゲルを利用して柔軟性や細胞の曲率を再現した支持体を作製し、生体膜のダイナミクスを表現できるような脂質二分子膜センサを開発する。光学検出・電気（化学）的検出と、生体膜特性を十分に発揮できる脂質二分子膜基板の形成技術を確立し、汎用的な生体分子検出のセンサプラットフォームの提案を目指す。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、脂質二分子膜をセンサ界面に用いる生体模倣性のあるバイオセンサ技術の開発を目的としている。特に、生体膜の特性として重要である「流動性」と「曲率」に着目し、人工脂質二分子膜でこのような生体膜の特徴を再現することで、新しいバイオセンシング素子をつくることを目標としている。
今年度は、立体的な支持膜の作製方法として(1)電極基板への直接ゲル形成、(2)リソグラフィーを利用した微小立体構造への脂質二分子膜修飾を検討し、グレーリソグラフィーを用いた立体基板の作製を行った。また、導電性ポリマーであるPEDOT:PSSをElectrohydrodynamic(電気流体力学）ジェットを用いて吐出する方法について検討を行った。グレーリソグラフィーで作製した立体基板に対しては、電気化学発光による評価が進められたものの、導電性ポリマーおよびハイドロゲルを利用した立体基板作製に関しては微細構造を作製するための条件出しを行っている段階である。
一方で、平板の固体電極上での支持人工脂質膜の作製と評価の検討が進み、抗菌ペプチドの脂質膜への作用を電気化学計測によって評価できた。この研究内容については、国内学会（化学とマイクロナノシステム学会）および国際学会（電気化学会）で報告している。ただし、平板基板ではエッジ部分に脂質膜の欠陥ができやすく、電気抵抗が生体膜と比較して小さいことも同時にわかってきた。そのため、滑らかな接地面を有する立体基板を作製し、生体膜に近い電気抵抗および膜容量をもつセンサ界面を作ることが継続課題となっている。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2022年度に採択された研究活動スタート支援のテーマである、脂質二分子膜の電気化学発光イメージング法の開発に時間を要したためハイドロゲルを利用した立体基板の作製に遅れが生じている。しかし、先の研究テーマで立ち上げた光褪色後蛍光回復法の測定システムや、電気化学発光イメージングシステムなど、本テーマに転用できる検出系は立ち上がっておりこのノウハウを生かして研究を推進できると考える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
ハイドロゲルおよび導電性ポリマーで作製した立体電極基板に対して人工脂質二分子膜のコーティングを施し、電気化学特性を調査する。並行して、電圧印加に伴う基板の膨張・収縮を評価できる計測系を導入し、膜の曲率や流動性のコントロール機構を開発する。
最終的に、脂質膜に対する膜タンパク質等の生体分子の導入を行い、その挙動をセンシングするためのシステムを立ち上げることを目標とする。
|
