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2015 Fiscal Year Annual Research Report

バイオ分子結合型細胞内分子輸送デバイス

Planned Research

Project AreaMolecular Science for Nanomedicine
Project/Area Number 23107005
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

石原 一彦  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90193341)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 井上 祐貴  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40402789)
Project Period (FY) 2011-04-01 – 2016-03-31
Keywordsナノ粒子 / 生体親和性 / 蛍光イメージング / 細胞内輸送
Outline of Annual Research Achievements

1)ナノ粒子表面修飾ポリマーの精密合成を、長鎖アルキル基を末端に有する可逆的付加-開裂連鎖移動剤によるリビングラジカル重合により実施した。モノマーとしてMPC、DEAEMA、およびMEONPを選択しPDbNbMを合成した。これを用いて粒径20-30 nmのナノ粒子QD/PDbNbMを調製した。周辺のpH変化によりpoly(DEAEMA)セグメントが伸長・収縮することを見いだした。QDと有機蛍光色素Alexaとの間のFRET現象を利用し、蛍光スペクトルのpH依存性およびそのFRET効率との関連を明らかにした。Alexaを結合したナノ粒子の蛍光スペクトルは、pHに応答して変化することを確認した。ナノ粒子表面に細胞膜透過性ペプチドであるオクタアルギニン(R8)を固定化したR8-QD/PDbNbM-Alexaナノ粒子のエンドサイトーシス経路による細胞内移行、エンドソーム内での移動、さらにエンドソームから脱出する一連の過程を、FRET現象の変化として捉えた。これは、エンドソーム内のpH低下と、その後のエンドソーム破壊を連続的に観察した初めての事例である。
2)光反応性タンパク質キャリアーとしてMPCと、光照射により解離するユニットを利用して、光反応性リン脂質ポリマー(PMB-PL)を合成した。PMB-PLを水溶液への分散剤として利用しナノ粒子を調製した。タンパク質をPLユニットに固定化し、光照射すると1分間で固定されたタンパク質の90%以上がナノ粒子から放出された。細胞透過性ペプチド、R8を固定することにより、ナノ粒子は細胞に取り込まれた。この状態で、光照射するとタンパク質は細胞の中で脱離し、細胞質内全体に拡散することがわかった。すなわち、R8を固定化した光反応性MPCポリマーに覆われたナノ粒子は、細胞質内へタンパク質を送達し、その場でタンパク質を放出できるキャリアーとして有用である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (22 results)

All 2016 2015 Other

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 11 results,  Acknowledgement Compliant: 11 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 3 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Phospholipid polymer multilayered hydrogels containing cells for cancer drug screening2015

    • Author(s)
      B.Gao, T.Konno, K.Ishihara
    • Journal Title

      Trans Mat Res Soc Japan

      Volume: 40 Pages: 59-63

    • DOI

      doi.org/10.14723/tmrsj.40.59

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Redox-active cytocompatible phospholipid polymer hydrogels for three-dimensional electrical control of encapsulated living cells2015

    • Author(s)
      X.Lin, T.Konno, K.Ishihara
    • Journal Title

      Trans Mat Res Soc Japan

      Volume: 40 Pages: 119-122

    • DOI

      doi.org/10.14723/tmrsj.40.119

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Building cell-containing multilayered phospholipid polymer hydrogels for controlling diffusion of bioactive reagent2015

    • Author(s)
      B.Gao, T.Konno, K.Ishihara
    • Journal Title

      RSC Adv

      Volume: 5 Pages: 44408-44415

    • DOI

      10.1039/C5RA05299H

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Molecular interaction forces generated during the protein adsorption to well-defined polymer brush surfaces2015

    • Author(s)
      S.Sakata, Y.Inoue, K.Ishihara
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 31 Pages: 3108-3114

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.5b00351

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Efficient differentiation of stem cells encapsulated in a cytocompatible phospholipid polymer hydrogel with tunable physical properties2015

    • Author(s)
      H.Oda, T.Konno, K.Ishihara
    • Journal Title

      Biomaterials

      Volume: 36 Pages: 86-91

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2015.03.051

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Fabrication of a live cell-containing multilayered polymer hydrogel membrane with micrometer-scale thickness to evaluate pharmaceutical activity2015

    • Author(s)
      B.Gao, T.Konno, K.Ishihara
    • Journal Title

      J Biomater Sci Polym Ed

      Volume: 26 Pages: 1372-1385

    • DOI

      10.1080/09205063.2015.1095025

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Preparation of photoreactive phospholipid polymer nanoparticles to immobilize and release protein by photoirradiation2015

    • Author(s)
      W. Chen, Y.Inoue, K.Ishihara
    • Journal Title

      Colloid Surf B: Biointerfaces

      Volume: 135 Pages: 356-370

    • DOI

      10.1016/j.colsurfb.2015.07.073

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Surface functionalization of quantum dots with fine-structured pH-sensitive phospholipid polymer chains2015

    • Author(s)
      Y.Liu, Y.Inoue, K.Ishihara
    • Journal Title

      Colloid Surf B: Biointerfaces

      Volume: 135 Pages: 490-496

    • DOI

      10.1016/j.colsurfb.2015.08.001

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Spontaneous packaging and hypothermic storage of mammalian cells with a cell-membrane-mimetic polymer hydrogel in a microchip2015

    • Author(s)
      Y.Xu, K.Mawatari, T.Konno, T.Kitamori, K.Ishihara
    • Journal Title

      ACS Appl Mater Interfaces

      Volume: 7 Pages: 23089-23097

    • DOI

      10.1021/acsami.5b06796

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Bioinspired phospholipid polymer hydrogel system for cellular engineering2015

    • Author(s)
      K.Ishihara, H.Oda, T.Aikawa, T.Konno
    • Journal Title

      Macromol Symp

      Volume: 351 Pages: 69-77

    • DOI

      10.1002/masy.201300118

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Cytocompatible and spontaneous forming phospholipid polymer hydrogels2015

    • Author(s)
      B.Gao, T.Konno, K.Ishihara
    • Journal Title

      Eur Polym J

      Volume: 72 Pages: 577-589

    • DOI

      10.1016/j.eurpolymj.2015.03.030

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Bioinspired and Multifunctional Phospholipid Polymer Nanoparticles2016

    • Author(s)
      Kazuhiko Ishihara
    • Organizer
      11th International Conference "Medical Applications of Novel Biomaterials and Nanotechnology"
    • Place of Presentation
      Perugia (Italy)
    • Year and Date
      2016-06-05 – 2016-06-09
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Nano-scaled and functional particles for nanomedicine molecular science2016

    • Author(s)
      Kazuhiko Ishihara
    • Organizer
      MANA International Symposium
    • Place of Presentation
      Epocal Tsukuba (茨城県・つくば市)
    • Year and Date
      2016-03-09 – 2016-03-11
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Quantum-Dots-based Imaging Nanoprobe Platform for Measuring In Situ Intracellular Dynamics2015

    • Author(s)
      Yuuki TamagakiI, Yuuki Inoue, and Kazuhiko Ishihara
    • Organizer
      第25回日本MRS学会年次大会(International session)
    • Place of Presentation
      横浜市開港記念会館(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2015-12-08 – 2015-12-10
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] バイオ分子の細胞内動態をin situ追跡するステルス性イメージングプローブの創製2015

    • Author(s)
      玉垣勇樹、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 – 2015-11-10
  • [Presentation] 細胞工学に適用する細胞親和型ポリマーソフトマテリアル2015

    • Author(s)
      石原一彦
    • Organizer
      生体分子素子技術を礎とするメディカルバイオ研究の最先端国際シンポジウム
    • Place of Presentation
      東北大学医学部(宮城県・仙台市)
    • Year and Date
      2015-07-14 – 2015-07-14
    • Invited
  • [Presentation] Cytocompatible and pH-responseive block-type phospholipid polymers as surface modifier of quantum dot to develop intracellular pH probe2015

    • Author(s)
      Yihua Liu, Yuuki Inoue and Kazuhiko Ishihara
    • Organizer
      Polymers Advanced Technologies 13th International Conference 2015 (PAT2015)
    • Place of Presentation
      Hangzhou (China)
    • Year and Date
      2015-06-25 – 2015-06-29
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 細胞内微小攪拌子としての細胞親和型異形磁性ポリマーナノ粒子2015

    • Author(s)
      井上祐貴、吉江健介、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 – 2015-05-29
  • [Presentation] Quantum dots conjugated with a well-defined pH-responsive block-type MPC polymer as an intracellular fluorescence pH sensor2015

    • Author(s)
      Yihua Liu, Yuuki Inoue and Kazuhiko Ishihara
    • Organizer
      5th Asian Biomaterials Congress 2015
    • Place of Presentation
      Taipei (Taiwan)
    • Year and Date
      2015-05-06 – 2015-05-09
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photoreactive and cytocompatible phospholipid polymer nanoparticles for intracellular transporting and releasing bioactive proteins2015

    • Author(s)
      Weixin Chen, Yuuki Inoue, and Kazuhiko Ishihara
    • Organizer
      5th Asian Biomaterials Congress 2015
    • Place of Presentation
      Taipei (Taiwan)
    • Year and Date
      2015-05-06 – 2015-05-09
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 石原研究室

    • URL

      http://www.mpc.t.u-tokyo.ac.jp/

  • [Remarks] ナノメディシン分子科学

    • URL

      http://www.tmd.ac.jp/nanomedicine/

URL: 

Published: 2017-01-06  

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