2018 Fiscal Year Annual Research Report
筒状マイクロエンベロープ内壁に構築するグラフェンバイオインターフェース
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17H02759
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| Research Institution | NTT Basic Research Laboratories |
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Principal Investigator |
上野 祐子 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 主幹研究員 (30589627)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
手島 哲彦 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 研究員 (90779183)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | グラフェン / アプタマ / 自己組み立て / 生体分子 / バイオセンサ / 蛍光 / 3次元構造 / 生体適合材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，分子や細胞を内包可能な筒状マイクロエンベロープを作製し，エンベロープの内壁に，分子認識場として動作する生体分子インターフェースを構築することにより，内部の中空空間に閉じ込められた生体分子を高感度にかつ選択的に検出する，新規プラットフォームを確立することである．これにより，従来は物質の拡散により単利同定が困難であった，生きた細胞から放出される分泌物などの検出が可能となる．
本年度は，グラフェン/ポリパラキシレン/シルクフィブロインゲル/アルギン酸ゲルという生体適合性の高い高分子層で構成された積層膜を用いて，最上層のグラフェン表面にアプタマを修飾する方法および，グラフェンを最内層とする筒状マイクロエンベロープを安定に構築する条件を確立した．シルクフィブロインゲルは，合成条件や個体差による硬さや厚さのばらつきが比較的大きく，精密制御の際に課題となることが分かったため，この層を，生体適合性を有するより安定で制御しやすい材料に置換する検討を行った．このようにして作製した，グラフェンを最内層とする筒状マイクロエンベロープの内部に，複数種類の細胞を内包し，数日程度の培養に成功した．さらに，細胞外分泌物の検出を想定した培養環境下において，センシングのバックグラウンドを上昇させる妨害成分およびその影響の大きさを定量的に確認した．
これらの成果について，招待講演を含む国内外の学会および論文発表を行った．
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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
エンベロープ内部の培養細胞から分泌される成分検出のデモンストレーションを行い，細胞活動の研究に展開可能な新規な可視化技術を確立するという目的を達成するため，今年度の成果として，複数種類の細胞を内包し，数日程度の培養に成功したことは，大きな進捗である，さらに，細胞外分泌物の検出を想定した培養環境下において，センシングのバックグラウンドを上昇させる妨害成分およびその影響の大きさを定量的に確認した．以上の状況から，ほぼ計画通りに遂行できたことを示している．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，これまでに考案したいくつかの妨害成分の影響を最小限に低減する方法についてそれらの有効性を調べ，その中から選択した最適条件を用いて，標的物質の検出定量限界を見積もり，センサ性能を見極める．さらに，異種細胞の共培養およびこれらの長期培養を行うため，培養環境下においても安定に構造を保持するエンベロープの作製を行う．最後に，これまでに得られた知識を統合し，細胞から分泌されるアルブミン等の成分について，エンベロープ内壁の蛍光応答を用いた検出および，蛍光イメージのタイムラプス測定によって，エンベロープ内部の培養細胞から分泌される成分の経時観測のデモンストレーションを行い，細胞活動の研究に展開可能な新規な可視化技術を確立する．
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Research Products
(14 results)
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[Presentation] Graphene-driven 3D self-assembly of conductive polymeric micro-rolls2018
Author(s)
T. F. Teshima, C. S. Henderson, M. Takamura, Y. Ogawa, S. Wang, Y. Kashimura, S. Sasaki, T. Goto, H. Nakashima, Y. Ueno
Organizer
Biointerfaces Inter., 2018
Int'l Joint Research
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