Control of cell adhesion by nanoporous gold

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H02458
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 袴田 昌高 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (30462849)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 湯浅 元仁 同志社大学, 理工学部, 准教授 (70635309) ; 中野 裕美 豊橋技術科学大学, 教育研究基盤センター, 教授 (00319500)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ナノポーラス / 培養基板 / タンパク質

Outline of Annual Research Achievements

1. 培養基板ナノポーラス金の創製｜培養用のナノポーラス金基板を作製した。金銀合金のスパッタリングと選択エッチングによって、市販のディッシュ底部にナノポーラス金を形成させた。電子顕微鏡観察によりナノポーラス構造の形成を確認し、また電気化学測定により表面積の増加を確認した。
2. 基板上での HeLa 細胞培養｜ナノポーラス金基板上で培養した HeLa 細胞の接着率・生細胞率等を調べ、それらが平滑金基板上での培養の場合より低下することを明らかにした。別途、電子顕微鏡観察により、基板／細胞界面近傍の詳細な観察も行った。
3. 基板上での Jurkat 細胞培養｜接着性のない浮遊細胞である Jurkat 細胞もナノポーラス金基板および平滑金上で培養し、生細胞率を 2. と比較した結果、ナノポーラス金と細胞の直接接触がない場合には細胞活性が影響されないことを明らかにした。このことから、ナノポーラス金基板の表面ごく近傍での現象（4. で説明する、細胞外マトリクス中のフィブロネクチンの変性も含む）が HeLa 細胞の活性に大きく影響することが示唆された。
4. 金表面でのフィブロネクチンのアミノ酸配列安定性解析｜過分極した金表面に RGD モチーフを吸着させた原子モデルの第一原理計算を行い、吸着エネルギーおよび立体構造を調べた。過分極していない（平滑）金の場合と比較し、安定構造の差異があることを明らかにした。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画どおり、概ね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

1. ナノポーラス金・平滑金基板上でのHeLa細胞培養｜引き続き、ナノポーラス金のナノポーラス構造、また孔径がHeLa細胞の活性に与える影響を明らかにする。蛍光観察等により、アポトーシス死由来かどうかなどを調べる。
2． フィブロネクチンの安定性分析（実験）｜細胞接着を担うタンパク質であるフィブロネクチンがナノポーラス金によりどのように影響を受けるか、ELISA等で明らかにする。
3. フィブロネクチンの安定性解析（計算）｜第一原理計算上で最適化したRGDモチーフをフィブロネクチンの分子動力学計算のモデルに適合させ、安定性を解析する。