Understanding of signal transduction via peptides at the interface of cells and nanomaterials

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02564
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28030:Nanomaterials-related
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Hayamizu Yuhei 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (80443216)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金蔵 孝介 東京医科大学, 医学部, 准教授 (10508568)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 生体材料 / ペプチド / 自己組織化 / グラフェン / ナノシート

Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed a novel measurement system to observe cellular activities in real time by harnessing the properties of molybdenum disulfide (MoS2). Specifically, we achieved stable cell adhesion using self-assembled peptide-responsive membranes and utilized the optical and electronic properties of MoS2 nanosheets to locally monitor cellular activities. We conducted the following four steps: (1) development of self-assembled peptides with cell-binding properties, (2) evaluation of cell adhesion to the nanosheets using peptides, (3) design and development of ion-responsive peptide-sensitive membranes, and (4) construction of luminescence imaging and electrical measurement systems. Experimental results revealed that the luminescence patterns from the MoS2 nanosheets changed in response to cell adhesion, enabling successful real-time monitoring of cellular activities.

Free Research Field

バイオセンサ、ナノバイオ界面、ペプチド工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果は、二硫化モリブデン（MoS2）を用いた新しい細胞活動のリアルタイム観測システムの開発に成功したことである。このシステムは、細胞結合性のある自己組織化ペプチドを用いて安定な細胞接着を実現し、MoS2ナノシートの光・電子物性を活用して局所的な細胞活動を観測することが可能である。この成果は、生体内での細胞活動の解析やバイオセンシング技術の発展に貢献するとともに、疾患の診断や治療法の開発においても有益な情報を提供することが期待される。また、ナノテクノロジーを応用した新たな細胞観察手法の開発は、医療や生命科学の分野においてさまざまな応用可能性を持ち、社会的なインパクトも大きいと期待される。