2019 Fiscal Year Annual Research Report
Polymer nano-complex-based high efficient control of the dynamics of living membranes and the application
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18K18384
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
増田 造 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (70814010)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 生体材料 / 高分子材料 / 精密ラジカル重合 / 生体膜透過ペプチド / 生体膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、イオン性相互作用や共有結合の制御に基づき高分子材料と膜破壊ペプチドのナノ複合体を設計し、これを種々の生体膜に作用させることでその動的な構造転移の制御を目指すものである。得られた知見は、薬物送達やマーカーのサンプリングといった生体材料システムへの展開が期待される。
アニオン性の膜破壊ペプチドE5とカチオン性くし型共重合体poly(allylamine)-graft-dextran (PAA-g-Dex)の複合体を細胞と同程度のリポソームに作用させると、2次元的な形状である脂質ナノシートが高効率に構造転移する現象を見出している。脂質二重膜の形状は、脂質膜における弾性エネルギーと脂質シート端（エッジ）における親・疎水界面エネルギーの話を最小にするように定まる。脂質ナノシート形成において、E5/PAA-g-Dex複合体は、脂質ナノシートのエッジに集合し、その界面エネルギーを大きく低下させる役割を担っていると考えられる。実際に、自発曲率モデルに基づく計算も実施した。エッジの界面エネルギーに相当する線張力は、一般的なリポソームでは10 pN程度であるが、脂質ナノシートが高効率に生成するためには、E5/PAA-g-Dex複合体が線張力を0.01 pN程度まで低減させている可能性が示唆された。一連の研究成果はAdvanced Materials誌に掲載され、大きな注目を集めた。
さらに、脂質ナノシート形成はPAA-g-Dexの特定のDextran密度において起こることを見出しており、温度応答性高分子を速さに加えたくし型共重合体を設計することで温度操作による膜の構造転移制御の可能性も示された。一連の成果は上述した学術誌および学会において発信に努めた。
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Research Products
(8 results)
