2018 Fiscal Year Annual Research Report
分子膜ナノチャンネル垂直配向集積化フィルターの創製とタンパク質分離精製への応用
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17H02726
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
亀田 直弘 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20517297)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 分子膜 / ナノチャンネル / 有機無機複合化 / ナノ材料 / タンパク質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
タンパク質の分離精製用フィルターの開発を行った。疎水部メチレン鎖の片端に親水性官能基（ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、リン酸基など）、もう一端にアルコキシシリル基を有する脂質分子群を設計・合成した。脂質分子の分散水溶液にポリカーボネイト多孔性膜を浸漬、多孔性膜を取り出した後、加熱・冷却操作により脂質分子の自己組織化を行い、多孔性膜の空孔内に脂質分子の単分子膜ナノチャンネル集積体を形成させた。各種分光手法を用いた構造解析により、単分子膜ナノチャンネルの内表面には親水性官能基、外表面にはアルコキシシリル基が配置されていることを確認した。ゾルゲル反応を施し、単分子膜ナノチャンネル同士、及び多孔成膜への固定化を行い、目的とするフィルターを得た。疎水部メチレン鎖の炭素数（n）に依存して、単分子膜ナノチャンネルの径を25 nm（n = 20）、22 nm（n = 18）、17 nm（n = 16）、13 nm（n = 14）、10 nm（n = 12）と制御できることを見出した。単分子膜ナノチャンネルにリガンドとしてプロテインAを化学修飾し、抗体IgGの結合容量を評価した。結合容量は、リガンドの修飾率が同じ場合、単分子膜ナノチャンネルの径の減少とともに、また単分子膜ナノチャンネル内表面のイオン性官能基との静電相互作用により、増加した。また、結合容量（静的）の最大値は、市販品のアフィニティー担体よりも２倍程度高かった。さらに、フィルターを１分間で通過させた時、即ちリガンドと抗体の接触時間を１分とした時の結合容量（動的）も高性能とされている市販品のアフィニティー担体に匹敵することが明らかとなった。
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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
平成30年度以降の研究計画に記載した＜タンパク質の分離精製＞について、モデルタンパク質の分離精製評価に至り、本系の優位性を実証できたため。また、それぞれのフィルターの機能向上に関する知見、次年度に取り組むべき課題を抽出できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
分離メカニズムの解明と新規分離モードの開拓を目的とし、イメージング蛍光相関分光や時間分解蛍光顕微鏡を用い、１本の単分子膜ナノチャンネルを泳動拡散するタンパク質の単一分子解析に挑む。得られた知見をフィードバックし、分離精製用フィルターの開発に活かす。
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