2015 Fiscal Year Annual Research Report
ペプチドとナノ材料によるバイオアクティブ細胞界面の創製
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15H04192
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大河内 美奈 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (70313301)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 祐圭 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (60533958)
早水 裕平 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (80443216)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ペプチド / 細胞界面 / ナノ材料 / ナノバイオ / バイオセンサ / 先端機能デバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グラフェンなどの2次元ナノ材料は、高速かつ高感度にシグナルを取得できる次世代エレクトロニクス材料として注目されています。しかし、従来のマクロ電極における化学修飾法を2次元ナノ材料に適用すると電極特性を損なうことが多いため、高感度に細胞などからのシグナルを取得するには生体適合性の高い小分子を用いた新しい界面設計が必要となります。そこで、ナノ界面形成分子としてペプチドに注目し、ペプチドとナノ材料を駆使した細胞界面の創製を目的として研究を進めました。
初年度は、細胞として乳酸菌を用いて、乳酸菌に対して親和性をもつペプチド配列とグラフェン結合性ペプチドを融合した二機能性ペプチドによる細胞の固定化について検討しました。グラフェンと同様の表面をもつ薄層グラファイト上に探索したグラフェン結合性ペプチドを滴下し、原子間力顕微鏡で観察したところ、ペプチドがグラファイト構造を認識して自己組織化膜を形成することがわかりました。また、探索した乳酸菌親和性ペプチドとの融合ペプチドの溶液を薄層グラファイト上に滴下した後に、乳酸菌の固定化培養を行ったところ、融合ペプチドはグラファイト結合性と乳酸菌親和性の２つの機能を示し、グラファイト上で乳酸菌の固定化培養ができました。これより、乳酸菌及びグラフェン結合性の二機能性ペプチドを用いることで、ペプチドの自己組織化により二次元ナノシート上に細胞親和性の高いペプチド界面を構築できることが示されました。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
乳酸菌及びグラフェンに対して親和性をもつペプチドを融合したペプチドが、それぞれの親和性を保持した二機能性を示したことは、2次元ナノ材料上でのペプチド自己組織化膜形成による細胞界面構築において大きなステップとなります。薄層グラファイト上にペプチド溶液を滴下するだけで細胞毒性のない安定した細胞界面を構築できたことは、ナノメートルスケールの分解能を有する細胞機能計測や制御に関する研究を展開する上で重要であり、初年度としてよい成果が得られました。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、微生物に対して親和性を有する融合ペプチドを作製し、2次元ナノ材料の細胞界面を構築しました。次年度以降は、動物細胞を用いた細胞界面構築への展開を図り、ペプチドによる2次元材料表面への生体膜の結合とナノ空間設計や細胞接着イメージングを行う予定です。
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