2019 Fiscal Year Annual Research Report
自己組織化ペプチドによる細胞－エレクトロニクス材料界面の構築
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18H01795
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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, 物質理工学院, 教授 (70313301)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 祐圭 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (60533958)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ペプチド / 細胞界面 / ナノシート材料 / ナノバイオ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
二次元原子薄膜材料は、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おり、材料特性を損なわないバイオ界面の構築が課題となっている。本研究では、エレクトロニクス材料に自己組織的に結合し、生体適合性の高い小分子であるペプチドを利用した細胞界面の構築について検討した。これまでの研究より、ナノシート材料であるグラフェンと同様の表面構造を有する薄層グラファイトに自己組織的に結合して安定した界面を構築するペプチドを探索し、細胞親和性ペプチドとの複合ペプチドを構築することで、ペプチド界面上での細胞培養が可能となった。このペプチドを用いた細胞-エレクトロニクス材料界面は、線維芽細胞をはじめ様々な細胞種に用いることができ、細胞の接着、遊走、増殖、分化などの観察が可能であった。また、複数の細胞親和性ペプチドを利用することにより、細胞遊走により産生されるリトラクションファイバーや生体膜小胞などを捕捉することができ、細胞イメージングや解析に利用することができた。さらに、標的対象に対するペプチド配列を変えることで、エクソソームの捕捉が可能となるペプチド界面を構築できた他、細菌やインフルエンザウイルス、揮発性有機化合物であるトリニトロトルエンなど、様々な対象物に対して親和性を示すナノ材料界面を構築できることが示唆された。これより、多様な検出ターゲットに対して選択特異的に結合するペプチドをナノ材料親和性ペプチドに連結した複合ペプチドを電極界面形成材料として利用することで、センサ界面で標的対象を捕捉し計測することが可能となり、point-of-care-testingなどのセンサ開発において有用であることが示唆された。
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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
エレクトロニクス材料に対して親和性を有するペプチドと、細胞親和性ペプチドをリンカーを介して結合することで、細胞計測が可能となるバイオ界面を構築できた。また、細菌、インフルエンザウイルス、エクソソーム、トリニトロトルエンなど多様な対象物に対して親和性を発揮するペプチドを探索し、ナノ材料親和性ペプチドとの複合ペプチドを作製することで、標的対象をナノ材料表面で捕捉し、計測できる可能性が示された。
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| Strategy for Future Research Activity |
ナノシート材料を用いた細胞－材料界面を構築することにより、細胞挙動や細胞機能の解析を進める。細胞活性に影響を与えない細胞-材料界面についてさらに検討を進め、長時間での細胞増殖や分化などの活性計測を可能とする。さらに、ナノシート材料を用いた細胞の局部的な活性の変化や機能計測について検討を進める。
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