2021 Fiscal Year Annual Research Report
Approach to new material development based on underwater adhesive substance analysis of marine organisms
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21H04741
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| Research Institution | Central Research Institute of Electric Power Industry |
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Principal Investigator |
野方 靖行 一般財団法人電力中央研究所, サステナブルシステム研究本部, 上席研究員 (10371535)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
広瀬 雅人 北里大学, 海洋生命科学部, 講師 (10809114)
平井 悠司 公立千歳科学技術大学, 理工学部, 准教授 (30598272)
室崎 喬之 旭川医科大学, 医学部, 助教 (40551693)
小林 元康 工学院大学, 先進工学部, 教授 (50323176)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| Keywords | フジツボ / コケムシ / 付着生物 / 水中接着 / 幼生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は海洋生物が実現している水中接着に着目し、生物が産する水中接着物質の詳細解析により水中接着メカニズムを解明し、水中接着模倣や付着防止などへの新たな応用の道を拓くことを目的としている。当該年度は、付着生物のフジツボやコケムシ類の採集・飼育環境の整備および予定している接着物質や接着物質発現系解析に向けた試料の調整を中心に実施した。
1）水中接着様式解析：フジツボ等の水中接着物質発現解析に向けて、アカフジツボ、タテジマフジツボおよびフサコケムシ幼生を付着前から付着変態直後まで発達段階毎に固定し、RNA抽出を行った。
2）水中接着物質の物性解析：水中接着物質の解析を行うために、アカフジツボキプリス幼生のセメント物質を対象として、付着を誘導させた後に分泌されたセメントタンパク質の回収を試みた。アカフジツボキプリス幼生をポリプロピレン容器中で付着させ、セメントタンパク質を分泌した段階で丁寧に容器から剥がし、エタノール溶液で固定することで、分泌された微量のセメントタンパク質を切り出すことが可能であった。
3）水中接着プロセスに基づく材料設計：基板表面にスルホベタイン型双性イオンである3-(N-2-メタクリロイルオキシエチル-N,N-ジメチル)アンモナートプロパンスルホネート(MAPS)を有する高分子電解質ブラシを調製し、カンチレバーに活動中のアカフジツボキプリス幼生を固定し、触角先端の付着器とポリマーブラシ表面との付着力を測定した。その結果、キプリス幼生の付着器とpoly(MAPS)ブラシとの凝着力は、変態後から24日の間、5 μN以下であった。これは、水和膨潤したpoly(MAPS)ブラシと付着器から分泌される付着タンパクとの相互作用が小さいためと考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウィルスの影響により、サンプリングを予定通りに実施することが困難であったため、試験生物の採集に影響があった。それに伴い、幼生の接着実験などにも遅れが見られた。また、予定していた学会への参加等も制限されてしまったため、進捗状況については「やや遅れている」とした。
但し、予定していた生物の飼育開始には遅れが生じているものの、飼育環境や観察環境の整備は予定通り順調に準備を行った。また、2022年夏頃から生物採集も可能となったため、付着生物を用いたRNA調整や接着タンパク質のなど順次進捗できている。加えて、材料設計についても、飼育環境下のキプリス幼生の供給が行えるようになったため、所期の成果を得られつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
各種付着生物の飼育環境整備および観察系、実験系の整備が終了し、予定している付着実験、接着物質固化プロセス解析に向けた実験を順次行っていく予定である。
1）水中接着様式解析：調整したRNAサンプルについて、次世代シーケンサーを用いた発現解析を行い、フジツボ類およびコケムシ類の水中接着に関する発現系の解明を目指す。
2）水中接着物質の物性解析：アカフジツボキプリス幼生からのセメントタンパク質を十分量収集し、加水分解後にマススペクトル測定を行い、セメントの架橋状況等を調査する。また、極性の異なる表面上での一時接着タンパク質の残存状況や表面残存時の物性等を各種機器分析等により解析する。
3）水中接着プロセスに基づく材料設計：引き続き、双性イオンによる表面解析と付着生物幼生の接着力解析を進め、他項目の成果から得られる水中接着プロセスの結果も参考に、新しい材料の設計を進展させる予定である。
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