2018 Fiscal Year Research-status Report
Construction and characterization of liquid crystalline separation membranes composed of filamentous viruses
| Project/Area Number |
17K05987
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
澤田 敏樹 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (20581078)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | ソフトマテリアル / 生体高分子 / バイオテクノロジー / 界面重合 / ウイルス / 分離膜 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
任意の分子を分離・回収できる分離膜を創製することを目指し、繊維状ウイルス（ファージ）を素材として、それらが液晶分子のように配向した液晶性分離膜を構築し、その分離特性の制御と詳細な評価を検討した。前年度までに、三分岐の酸クロリドを溶解させたヘキサンをファージ水溶液に重層することで、界面重合によりファージの集合化を固定化・不溶化した膜を構築でき、さらにそれらが分子量5000程度のタンパク質の通過を阻止できることを明らかにしている。本年度は、構築したファージ膜の分離特性をより詳細に評価し、分離膜としての適用可能性を明らかにすることを目指した。
調製するファージ濃度によって同一タンパク質の阻止率が変化することがわかったため、この阻止率の変化が膜厚によるかどうかを評価した。同一のファージ濃度で反応時間を変化させて膜厚の異なるファージ膜を調製し、それぞれ阻止率を測定した結果、膜厚に依存することなく阻止率や透過流束は一定であり、ファージ膜を形成しているファージ分子間のパッキングといった集合状態によってその阻止率が決定されていることがわかった。このことは、固定化する際のファージの集合状態によって分離特性を規定できる可能性を示唆している。実際に、濃度の異なるファージ溶液から調製したファージが液晶配向した膜と無配向膜両者に対して、分子量や電荷、また疎水性の異なる低分子色素化合物の阻止率を定量した結果、ファージが液晶配向した膜では分子量400を境として阻止率が急激に低下したのに対し、無配向膜の場合には分子量800から阻止率は徐々に低下した。すなわち、様々な分離特性をもつ膜をファージから構築できることが明らかとなり、巨大なファージ分子を素材としながら、分子量400程度の分画分子量をもつ緻密な膜を構築できることがわかった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
界面重合により構築した繊維状ウイルス（ファージ）からなる膜（ファージ膜）の分離特性を詳細に評価することができ、また集合状態によってその分離特性を制御できることを明らかにした。特に、分画分子量を比較的制御できることを見出したため、表面に機能性ペプチドを導入したファージを用いることで、様々な機能をもつ分離膜を自在に構築できる可能性を明らかにすることができた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
ファージ表層に様々な機能性ペプチドを導入することで、機能性分離膜を構築する。特に、集合状態の制御では分画分子量は最小で400程度となることが見出されたため、より小さなイオンを選択的にトラップできる分離膜の構築を検討する。ここでは、過去に獲得してきたレアアースであるネオジムに結合するペプチドや金に結合するペプチドを用い、イオンの選択的なトラップやそれに基づく機能創製を目指す。
|
| Causes of Carryover |
繊維状ウイルスを素材とした液晶性分離膜の分離特性を評価する手法を予定より早く確立できたため、条件検討に必要と思われた生化学試薬や透過させるタンパク質や低分子化合物の使用が予定より少なくなった。次年度は、遺伝子工学により機能性ペプチドをもつファージを様々調製し、有用もしくは有害なイオンの選択的な回収や除去を行う。そのための遺伝子工学用の試薬・消耗品やイオンの購入費に使用予定である。
|
