Photocatalytic nanofabrication of targeted single membrane protein assisted with antigen-antibody molecular recognition

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K20960
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 18:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, and related fields
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: Shibata Takayuki 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10235575)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Keywords: 原子間力顕微鏡（AFM） / AFMナノ加工 / 酸化チタン光触媒酸化反応 / チップ増強ラマン分光法（TERS） / 分子認識機能

Outline of Final Research Achievements

As a novel feature to be incorporated into atomic force microscopy (AFM), we conducted a fundamental study of a nanofabrication and nanomeasurement technique that can selectively degrade targeted membrane proteins at the single molecule level. In this study, we developed the photocatalytic nanofabrication of living cell membranes based on highly localized photochemical oxidation with a catalytic titanium dioxide (TiO2)-functionalized AFM probe. Moreover, we also developed antibody-modified AFM probes functionalized with Ag nanoparticles for incorporating a highly specific molecular recognition ability. The realization of the novel AFM-based technique is expected to be an innovative technology required to support future advances in nanotechnology and biotechnology.

Free Research Field

MEMS，マイクロ・ナノ加工

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高度先進医療技術・革新的医薬品開発におけるライフ・イノベーションを創出するためには、生命現象の統合的理解とその制御が必要不可欠となる。本研究では、生体機能の一つである高感度かつ高選択的な分子認識機能（抗原抗体反応）を援用することで、細胞膜表面に存在する膜タンパク質を標的とした一分子レベルでの選択的除去加工技術の開発を目的としている。本提案技術の実現は、他の類を見ないユニークなナノ加工・計測技術を提供することにつながり，ナノ・バイオテクノロジーの革新的な発展に寄与することが大いに期待できる。