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2011 Fiscal Year Annual Research Report

蛋白質ナノチューブを用いた機能分子システムの創製

Planned Research

Project AreaCoordination Programming - Science of Molecular Superstructures for Chemical Devices
Project/Area Number 21108013
Research InstitutionChuo University

Principal Investigator

小松 晃之  中央大学, 理工学部, 教授 (30298187)

Keywords蛋白質 / ナノチューブ / 金属ナノ粒子 / 交互積層膜 / 生体分子 / フェリチン / 金属酸化物 / 電子顕微鏡
Research Abstract

生命現象の根幹を支え多彩な機能をつかさどる蛋白質を機能材料創製の基本ユニットとして用いる戦略は、合理的な分子設計の一つであり、バイオナノテクノロジーのフロンティアといえる。本研究は、蛋白質や金属ナノ粒子を所望の序列で階層的に組織化する方法(鋳型内交互積層法)により中空シリンダー構造のナノチューブを構築し、その管壁や一次元内孔空間を利用した新しい機能の創出、さらにはそれらを基板と融合させ、従来に類例のない機能分子システムを創製することを目的としている。
1.金属ナノ粒子を含有するナノチューブの合成
金属ナノ粒子を階層成分として含むハイブリッドナノチューブの合成に初めて成功した。金ナノ粒子と高分子電解質(ポリ-アルギニン)のみの組合せでは望みの中空管が全く得られなかったため、金ナノ粒子にヒト血清アルブミンを混合したところ、均質なナノチューブが合成できた。管壁は(金ナノ粒子/アルブミン)層とポリ-L-アルギニン層の交互積層膜から構成される。形態と構造はFE-SEM、TEMにより解析。熱処理で有機成分を焼成除去すると、金ナノ粒子のみからなるナノチューブが得られた。
2.金属置換アポフェリチンナノチューブを用いた金属酸化物ナノチューブの合成
銅置換アポフェリチンとポリ-L-アルギニンからなるナノチューブの合成に初めて成功した。FE-SEMにより三次元構造を解析。熱処理で蛋白質殻を焼成除去すると、酸化銅ナノチューブが得られた。継続して、機能分子システムとしての可能性を探索している。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

研究計画として掲げた内容については、上記したように順調に進展している。ナノチューブの原料となり得る機能性アルブミンの開発も進めてきたが、ごく最近いくつかの新しい人工ヘム蛋白質が合成できる見通しが立ってきた。その意味では、予想以上の成果があったと自己評価している。

Strategy for Future Research Activity

今後、ナノチューブの基板への固定とナノチューブアレイの構造解析に踏み込んでいく。本年度、切っかけをつかんだ人工ヘム蛋白質や蛋白質クラスターの合成も継続検討し、その分子配置・配列を利用した機能分子システムの開発へと展開したい。

  • Research Products

    (22 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (12 results) Remarks (5 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Protein-Based Nanotubes for Biomedical Applications2012

    • Author(s)
      T.Komatsu
    • Journal Title

      Nanoscale

      Volume: 4(Feature Article, Inside Front Cover) Pages: 1910-1918

    • DOI

      10.1039/C1NR11224D

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Human Serum Albumin Nanotubes with Esterase Activity2012

    • Author(s)
      T.Komatsu, T.Sato, C.Bottcher
    • Journal Title

      Chem. Asian J.

      Volume: 7 Pages: 201-206

    • DOI

      10.1002/asia.201100606

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Protein Nanotubes Arrays Immobilized on Solid Substrates : Molecular Trap in Aqueous Medium2011

    • Author(s)
      R.Kato, T.Komatsu
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 40 Pages: 1338-1339

    • DOI

      10.1246/cl.2011.1338

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Protein Nanotubes Bearing a Magnetite Surface Exterior2011

    • Author(s)
      T.Komatsu, N.Kobayashi
    • Journal Title

      Polym.Adv.Technol.

      Volume: 22 Pages: 1315-1318

    • DOI

      10.1002/pat.1921

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 蛋白質ナノチューブアレイの合成とその分子捕捉能2012

    • Author(s)
      加藤竜之介、小松晃之
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
    • Place of Presentation
      慶応大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2012-03-27
  • [Presentation] 組換えアルブミン-ヘム錯体のヘムポケット構造とペルオキシダーゼ活性の相関2012

    • Author(s)
      渡邉恭平、小松晃之
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
    • Place of Presentation
      慶応大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2012-03-26
  • [Presentation] (ヘモグロビン-アルブミン)クラスターの合成と酸素結合反応2012

    • Author(s)
      木村拓矢、冨田大樹、小松晃之
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
    • Place of Presentation
      慶応大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2012-03-26
  • [Presentation] 人工酸素運搬体としての(ヘモグロビン-アルブミン)クラスターの合成2012

    • Author(s)
      保坂仁美、冨田大樹、小松晃之
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
    • Place of Presentation
      慶応大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2012-03-25
  • [Presentation] アルブミンを用いた機能分子・材料の創製-人工酸素運搬体からナノチューブまで-2012

    • Author(s)
      小松晃之
    • Organizer
      第6回DDS熊本シンポジウム
    • Place of Presentation
      熊本大学(熊本県)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-06
  • [Presentation] 金ナノ粒子を階層成分に導入したアルブミンナノチューブの合成と構造2011

    • Author(s)
      後藤峻、小松晃之
    • Organizer
      第60回高分子討論会
    • Place of Presentation
      岡山大学(岡山県)
    • Year and Date
      2011-09-29
  • [Presentation] (ヘモグロビン/アルブミン)ヘテロクラスターの酸素結合反応2011

    • Author(s)
      冨田大樹、小松晃之
    • Organizer
      第61回錯体化学討論会
    • Place of Presentation
      岡山理科大学(岡山県)
    • Year and Date
      2011-09-18
  • [Presentation] 組換えアルブミン-ヘム錯体のペルオキシダーゼ活性能2011

    • Author(s)
      渡邊恭平、小松晃之
    • Organizer
      第61回錯体化学討論会
    • Place of Presentation
      岡山理科大学(岡山県)
    • Year and Date
      2011-09-17
  • [Presentation] Protein-Based Nanotubes for Biomolecular Traps2011

    • Author(s)
      T.Komatsu
    • Organizer
      7^<th> IUPAC International Conference on Novel Materials and their Synthesis
    • Place of Presentation
      復旦大学(上海・中国)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-06-16
  • [Presentation] Biomolecular Capture in Protein Nanotubes2011

    • Author(s)
      T.Komatsu
    • Organizer
      2011 East Asian Symposium on Polymers for Advanced Technology
    • Place of Presentation
      済州島(韓国)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-06-14
  • [Presentation] (ヘモグロビン/アルブミン)ヘテロクラスターの合成、構造と酸素結合2011

    • Author(s)
      冨田大樹、小松晃之
    • Organizer
      第60回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      大阪国際会議場(大阪府)
    • Year and Date
      2011-05-26
  • [Presentation] コバルトフェリチンを用いた酸化コバルトナノチューブの合成と触媒活性2011

    • Author(s)
      加藤竜之介、小松晃之
    • Organizer
      第60回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      大阪国際会議場(大阪府)
    • Year and Date
      2011-05-25
  • [Remarks] 研究者が作成した研究内容に関するwebページ(URL)

  • [Remarks] 日本語

    • URL

      http://www.chem.chuo-u.ac.jp/~komatsu-lab/index.html

  • [Remarks] 英語

    • URL

      http://www.chem.chuo-u.ac.jp/~komatsu-lab/en/index.html

  • [Remarks] 所属研究機関が作成した研究成果に関するwebページ(URL)

  • [Remarks] 日本語

    • URL

      http://www.chuo-u.ac.jp/chuo-u/news/contents_j.html?suffix=i&mode=dpttop&topics=16306

  • [Patent(Industrial Property Rights)] ヘモグロビン-アルブミン複合体、並びに該複合体を含む人工血漿増量剤及び人工酸素運搬体

    • Inventor(s)
      小松晃之、冨田大樹
    • Industrial Property Rights Holder
      中央大学
    • Industrial Property Number
      PCT国際出願 PCT/JP2012/001118

URL: 

Published: 2013-06-26  

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