膜タンパク質を模倣した精密合成高分子による集積応答型膜システムの構築

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Bottom-up creation of cell-free molecular systems: surpassing nature
• Project/Area Number: 22H05430
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 長尾 匡憲 九州大学, 工学研究院, 助教 (40904008)
• Project Period (FY): 2022-06-16 – 2024-03-31
• Keywords: 合成高分子 / 二重膜 / ブロック高分子 / QCM-D

Outline of Annual Research Achievements

本研究では合成高分子による分子二重膜を基板上に形成し、生体分子との分子認識を介したシステム的な応答挙動の達成を目標とする。2022年度は、二重膜を形成するためにブロック構造をもつ合成高分子の作製を行い、ＱＣＭ－Ｄのガラス基板上に膜の形成を確認した。以下、具体的な結果を示す。リビングラジカル重合の一種であるRAFT重合を用いて、疎水的なモノマーであるブチルアクリレートを重合した。このとき、重合の量体数を２５、５０、１００と変えて重合した。続いて、これらのポリマーに対して親水的なジメチルアクリルアミドをブロック共重合した。それぞれの疎水ブロック:親水ブロックの長さの比が１：１または２：１となるように重合した。このように各ブロックの長さの比を変えることで異なる親疎水性のバランスをもつ高分子群を作製し、基板上に膜を形成するために最適な高分子の構造を明らかにすることとした。
ＱＣＭ－Ｄによる測定は共同研究先である東京大学　高井研究室に訪問し実施した。最初はPBS溶液を通液させ、その後両親媒性高分子のエタノール溶液に置換することで基板上に膜の形成を確認した。結果として、疎水性：親水性ブロックを５０量体ずつ含む高分子が最も高い表面被覆率をもつ膜を形成した。ラジカル重合によって作製された合成高分子で基板上に膜を形成した例はこれが初めてである。今後、疎水性ブロックの側鎖をブチルではなくオクチル基に変換した際の膜生成能の差を確認する。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ブロック高分子による基板上への膜形成の現象が確認できるかどうかが最も重要であったが、その現象が確認でき今後の研究計画の遂行が可能であるため。

Strategy for Future Research Activity

今後は分子認識部位である糖鎖を末端に修飾した高分子膜をQCM基板に形成し、膜の分子認識能を評価する。しかし基板上に対する膜形成はQCM-Dにて行う必要があり、高分子を蛍光標識してFRAPによる膜の流動性評価を行う、という当初の計画遂行は困難な可能性があるため、膜の分子認識評価を中心としたものに変更することも考慮する。