2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Supramolecular Nanomaterials for Bacteria Discrimination
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20H02772
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
早下 隆士 上智大学, 理工学部, 教授 (70183564)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神澤 信行 上智大学, 理工学部, 教授 (40286761)
橋本 剛 上智大学, 理工学部, 准教授 (20333049)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 細菌識別 / 超分子ナノ構造体 / デンドリマー / ダンシル蛍光団 / フェニルボロン酸 / 蛍光観察 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々はこれまでに、蛍光シリカナノ粒子とジピコリルアミン金属錯体の複合体が、黄色ブドウ球菌などの細菌と凝集体を形成し、目視で細菌 を検出できる事を見いだして いる。またポリアミドアミンデンドリマー(樹木状高分子)の表面にフェニルボロン酸を導入したナノ構造体では 、黄色ブドウ球菌と大腸菌とを識別して黄色ブドウ球菌のみを選択的に凝集させることに成功した。本研究では、様々な分子認識部位を導入し た超分子ナノ構造体を開発し、その細菌に対する選択的識別メカニズムを明らかにするとともに、細菌種を簡易・迅速に識別できる新しい検出 ・捕集技術を開発し、研究期間内の実用化を目的とする。2020年度は、1）蛍光型分子認識プローブの開発および超分子ナノ構造体の蛍光・凝集応答機能および細菌識別機能の評価、および2）細菌と超分子ナノ構造体との相互作用観察及び細菌の定量評価技術の開発を行った。
1）については、第四世代PAMAMデンドリマーの表面にフェニルボロン酸と蛍光団ダンシル基を導入し、新たにDan-B-PAMAMを合成した。Dan-B-PAMAMは二種の細菌を認識し、凝集体を形成することを蛍光顕微鏡観察および濁度測定により明らかにした。2）については、Dan-B-PAMAMの蛍光応答を調べ、蛍光は104 CFU/mLの菌濃度でも有意に減少することが分かった。細菌濃度と蛍光減少の線形性には乏しいが、本手法は従来の濁度法と比較して約1000倍の感度向上を達成しており、簡便で高感度な細菌認識法となることを明らかにした。
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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
2020年度は、最初の課題である1）蛍光型分子認識プローブの開発および超分子ナノ構造体の蛍光・凝集応答機能および細菌識別機能の評価、および2）細菌と超分子ナノ構造体との相互作用観察及び細菌の定量評価技術の開発を中心に研究を進めた。その結果、蛍光団であるダンシル基とフェニルボロン酸を第四世代PAMAMデンドリマーの表面に化学修飾することで、グラム陽性菌、グラム陰性菌のいずれに対しても細菌の凝集が起こることを、蛍光顕微鏡観察、および濁度測定により明らかにすることが出来た。また上澄み液の蛍光測定から、凝集によりダンシル基の蛍光が減少し、細菌濃度と蛍光減少の線形性には乏しいが、本手法は従来の濁度法と比較して約1000倍の感度向上を達成することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は、糖鎖を認識するフェニルボロン酸に加え、リン酸基を認識できるジピコリルアミンの金属錯体を第四世代PAMAMデンドリマーの表面に化学修飾し、グラム陽性菌とグラム陰性菌の識別能を明らかにする。またデンドリマー表面にベタインなどの四級アンモニウム基やカルボキシル基を導入して表面電荷の変化が、細菌識別能に与える影響を明らかにする。デンドリマー以外のナノ構造体として、フェニルボロン酸がジピコリルアミンの金属錯体を化学修飾したシクロデキストリンナノゲルを新たに調製し、その細菌識別能を明らかにする。
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