2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of structural colored hydrogel to monitor biomolecules in living organisms.
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15K05534
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
菅野 憲 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 助教 (60466795)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | バイオセンサー / ウェアラブルセンサー / 逆オパール構造高分子ゲル / 構造色変化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
逆オパール構造（IOS）高分子ゲルの構造色変化に基づくウェアラブルなステロイドホルモンセンサーを開発する。具体的には，アクリルアミド系モノマーにステロイドホルモンとその受容体タンパク質を化学的に結合させる。これらの化学修飾モノマーを重合させ，受容体-リガンドが架橋点となるIOS高分子ゲルを作製する。この高分子ゲルが試料中のステロイドホルモンを認識すると，競争的にゲル中の受容体と架橋点を形成し，ゲルは膨潤する。この高分子ゲルの膨張による構造色変化を指標としたステロイドホルモンセンサーを開発する。開発したステロイドホルモンセンサーを生きたマウス個体の皮下に埋め込み，照射した近赤外光の吸光度変化を指標として，生体内のステロイドホルモンを連続的にリアルタイム検出できることを実証する。本研究では，実施例として，ステロイドホルモンである女性ホルモン（エストロゲン）および黄体ホルモン（プロゲステロン）を標的とした高分子ゲルセンサーの開発に取り組むが，それらの設計概念は，標的分子を生体分子一般に拡張することが可能である。
平成30年度は，組換えタンパク質を導入したIOS構造を有する高分子ゲルの調製法の改良に取り組んだ。高分子ゲルにカーボンブラックを少量添加したところ，角度に依存しない一定の極大波長を有する反射光が観察された。また，組換えエストロゲン受容体（ER）を導入したIOS高分子ゲルをエストロゲンの1つである17β-エストラジオール（E2）で刺激した後に反射スペクトルを取得したところ，約550 nm付近に観察された反射光強度の極大ピークが短波長側に数nmシフトした。これは，E2依存的にERが2量体を形成することでIOS高分子ゲルが収縮し，格子間隔が狭まったことで構造色が変化したためと考えられる。
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