2019 Fiscal Year Research-status Report
多種多様な材質の担体に適用可能な糖鎖界面形成技術の開発とバイオ分離精製への応用
| Project/Area Number |
19K05042
|
|---|
| Research Institution | Fukuoka University |
|---|
Principal Investigator |
瀬戸 弘一 福岡大学, 工学部, 助教 (70621126)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 糖鎖高分子 / カテコール基 / コーティング / 分子認識界面 / バイオ分離精製 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
糖鎖がもつ生体分子認識機能を利用したバイオセパレーションシステムを確立するため、簡便で多種多様な材質・形状の担体に適用可能な糖鎖界面形成技術を検討している。水中で親-疎水性両方の担体に接着できるという特徴をもつカテコール基に着目し、カテコール基(基板固定化部位)および糖鎖(生体分子認識部位)を側鎖にもつ合成高分子を設計した。予め長さを制御した主鎖高分子を重合しておき、その後糖鎖およびカテコール基を逐次的に導入することで糖鎖界面を形成するための高分子を作製している。
金属触媒を用いて糖鎖誘導体を主鎖高分子にクロスカップリングすることで、種類が異なる糖鎖を側鎖にもった複数の高分子を合成できた。この時、糖鎖誘導体の種類によって主鎖高分子への導入量が異なった。また、金属触媒を用いたクロスカップリング反応による糖鎖導入の反応性は、溶媒および触媒種に依存した。さらに、クロスカップリング反応時の糖鎖誘導体の仕込み濃度を変えることで主鎖高分子への導入量を制御できた。糖鎖を導入した高分子に大過剰のカテコール誘導体をクロスカップリングすることで、高分子中の糖鎖およびカテコール基組成を変化させた。
カテコール基および糖鎖を一分子中にもつ単量体コーティング剤を合成し、接着に対する材質の多様性を評価した。このコーティング剤水溶液に異なる材質の基板(貴金属、金属酸化物、および合成高分子)を浸漬し、暗所で静置した。基板を洗浄および乾燥後、X線光電子分光法により表面解析した。用いた基板のすべてで、コーティング剤由来のピークが観察された。コーティングにより形成した糖鎖界面のタンパク質結合性を水晶発振子マイクロバランスにより評価した。形成した糖鎖界面は、特定のタンパク質(レクチン)に対して強固な結合性を示した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
これまでに、①糖鎖界面を形成するための高分子の合成および②カテコール基がもつ接着に対する材質多様性を調べた。①の糖鎖高分子合成ではカップリング反応に及ぼす様々な因子の影響を調べ、主鎖高分子への糖鎖導入の制御を達成できた。しかしながら、②における接着性の評価はカテコール基が単量体のものであり、合成した高分子の基板に対する接着性およびそれを用いて形成された糖鎖界面のタンパク質結合性は評価できていない。カテコール基を高分子化させると基板表面との接着点が増えてより強固にコーティングできる。今後、得られた高分子の基板接着性を評価して今年度得た単量体の接着性と比較することで、コーティング剤として高分子化させる重要性が立証できる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、多種多様な材質・形状の担体を利用可能にするバイオ分離精製技術を開発することを目的としている。そこで今年度に合成した高分子を用いて形成された糖鎖界面のタンパク質結合性を水晶発振子マイクロバランスにより評価する。異なる材質をもつセンサーチップ上に糖鎖高分子をコーティングし、様々な材質表面で特異的かつ強固なタンパク質結合性を示すのかを調べる。また、水晶発振子マイクロバランス装置をフロー型としてカスタマイズすることで、連続流通式バイオ分離精製の時の空間時間の影響および脱着条件の最適化が可能となる。
水晶発振子マイクロバランスを用いた解析で得られた知見を元に、連続流通式でのタンパク質の分離精製を実施する。糖鎖高分子を微粒子や多孔質膜にコーティングし、カラムに充填する。糖鎖密度、溶液供給時の空間速度、およびターゲットの脱着が最も重要な因子となるため、糖鎖をどれだけ導入するのか、溶液をどれだけ速く供給できるのか、そして糖鎖界面からどのように溶出させるのかを明らかにする。さらに、これまでは表面修飾が困難であったポリエチレンやポリテトラフルオロエチレンなどを担体にして、非特異吸着性や耐薬品性を併せもつ新規バイオ分離精製クロマトグラフィーの開発を目指す。
|
Research Products
(9 results)
