ハイブリッド人工細胞膜セラソームを用いる分子通信インターフェースの構築と情報伝達

• 研究課題/領域番号: 25288077
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 菊池 純一 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 教授 (90153056)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2014年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2013年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
• キーワード: 人工細胞膜 / セラソーム / 分子通信 / 情報伝達 / 分子認識

研究成果の概要

本研究では、生物が分子と電子の両者を情報キャリアに用いて優れた情報伝達系を構成していることに鑑み、分子を情報キャリアとする人工の情報処理システムである分子通信システムをさらに発展させて、分子情報を電子情報に変換できる分子通信インターフェースの創出を目指した。その結果、有機－無機ハイブリッド人工細胞膜であるセラソームに機能性レドックス分子を組み込み、これを電極上に集積化することで、分子情報から電子情報への選択的かつ高効率の変換が達成できるインターフェースの作製が可能になった。

研究成果

• [国際共同研究] Liaoning University(China)
• [国際共同研究] Liaoning University/Peking University(China)
• [国際共同研究] Liaoning University/Peking University(China)
• [雑誌論文] Self-assembly of Novel Fluorescent Quantum Dot-Cerasome Hybrid for Bioelectrochemistry (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Liu, Q. Zhuang, L. Zhang, H. Zhang, S. Wu, J. Kikuchi, Z. Han, Q. Zhang, and X-M. Song
  • 雑誌名: Talanta 巻: 154 ページ: 31-37
  • DOI: 10.1016/j.talanta.2016.03.039
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Biocompatible Cerasome Based Platform for Direct Electrochemistry of Cholesterol Oxidase and Cholesterol Sensing (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Wu, J. Chen, D. Liu, Q. Zhang, Q. Pei, L. Xia, Q. Zhuang, J. Kikuchi, Y. Hisaeda, and X.-M. Song
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 6 号: 75 ページ: 70781-70790
  • DOI: 10.1039/c6ra06368c
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cerasomes: Soft Interface for Redox Enzyme Electrochemical Signal Transmission (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Qiao, K. Tahara, Q. Zhang, X.-M. Song, and J. Kikuchi
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 22 号: 4 ページ: 1340-1348
  • DOI: 10.1002/chem.201504042
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Efficient Solid-phase Gene Delivery Mediated by Cerasome: Effect of Reverse Procedure on Transfection Performances in Comparison with Solution-based Method (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Tahara, M. Tsukui,T. Maeno, N. Inagaki, J. Kikuchi
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 44 号: 12 ページ: 1643-1645
  • DOI: 10.1246/cl.150777
  • NAID: 130005112537
  • ISSN: 0366-7022, 1348-0715
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 人工細胞を用いる分子情報処理 (2015)
  • 著者名/発表者名: 菊池純一
  • 雑誌名: Colloid & Interface Commun. 巻: 40 ページ: 18-19
• [雑誌論文] Construction of Molecular Communication Interface Formed from Cerasome and Hydrophobic Vitamin B₁₂ on Glassy Carbon Electrode (2014)
  • 著者名/発表者名: Qiao, Y.; Tahara, K.; Zhang, Q.; Song, X.-M.; Hisaeda, Y.; Kikuchi. J.
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 43 号: 5 ページ: 684-686
  • DOI: 10.1246/cl.140025
  • NAID: 130004868138
  • ISSN: 0366-7022, 1348-0715
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthetic Cell Division System: Effect of Nonbilayer-Forming Lipid on Division of Liposomal Membranes (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Hao, K. Tahara, and J. Kikuchi,
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 43 号: 6 ページ: 811-813
  • DOI: 10.1246/cl.140081
  • NAID: 130004868177
  • 査読あり
• [雑誌論文] 人工細胞膜のデザインとハイブリッドナノマテリアルとしての機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菊池純一, 田原圭志朗
  • 雑誌名: オレオサイエンス 巻: 14 ページ: 283-289
  • NAID: 130005308252
• [雑誌論文] Ceramic Coating of Liposomal Gene Carrier for Minimizing Toxicity to Primary Hippocampal Neurons (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Tahara, T. Moriuchi, M. Tsukui, A. Hirota, T. Maeno, M. Toriyama, N. Inagaki, and J. Kikuchi,
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 42 号: 10 ページ: 1265-1267
  • DOI: 10.1246/cl.130541
  • NAID: 10031201333
  • ISSN: 0366-7022, 1348-0715
  • 査読あり
• [雑誌論文] 分子通信 －生物に学ぶ次世代型情報通信技術－ (2013)
  • 著者名/発表者名: 菊池純一, 杉本学,
  • 雑誌名: 化学工業 巻: 64 ページ: 649-654
• [学会発表] レドックス活性をもつハイブリッドセラソームの作製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉田伊織，中山 恵，安原主馬，菊池純一
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶応義塾大学（神奈川県横浜市港北区）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] セラソーム/ビタミンB12ナノハイブリッドによる選択的分子情報変換 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山川将弘，川中智香子，宋 溪明，久枝良雄，菊池純一
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶応義塾大学（神奈川県横浜市港北区）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] アミノ酸残基を有するセラソームの膜特性を利用した選択的分子情報変換 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山川将弘，川中智香子，安原主馬，久枝良雄，宋溪明，菊池純一
  • 学会等名: 第11回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] Redox Active Cerasomes for Molecular Communication (2017)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Yamakawa, Chikako Kawanaka, Kazuma Yasuhara, Jun-ichi Kikuchi
  • 学会等名: 41st Annual Symposium, Emergent Polymer Science & Engineering
• [学会発表] 情報伝達機能をもつバイオミメティック超分子システムの創出に関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 菊池純一
  • 学会等名: 第10回有機π電子系シンポジウム
  • 発表場所: あうる京北（京都府京都市右京区）
  • 年月日: 2016-12-16
  • 招待講演
• [学会発表] レドックス酵素を集積したハイブリッドセラソームの作製と機能 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田伊織，宋 溪明，菊池純一
  • 学会等名: 第10回有機π電子系シンポジウム
  • 発表場所: あうる京北（京都府京都市右京区）
  • 年月日: 2016-12-16
• [学会発表] NAD活性をもつハイブリッドセラソームの作製と機能 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中山 恵，山川将弘，安原主馬，菊池純一
  • 学会等名: 第10回有機π電子系シンポジウム
  • 発表場所: あうる京北（京都府京都市右京区）
  • 年月日: 2016-12-16
• [学会発表] pH応答性セラソームの膜物性とレドックス挙動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山川将弘，山崎 拓，田原圭志朗，久枝良雄，宋 溪明，菊池純一
  • 学会等名: 第10回有機π電子系シンポジウム
  • 発表場所: あうる京北（京都府京都市右京区）
  • 年月日: 2016-12-16
• [学会発表] カチオン性セラソームによる分子通信インターフェースの構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川中智香子，田原圭志朗，久枝良雄，宋 溪明，菊池純一
  • 学会等名: 第10回有機π電子系シンポジウム
  • 発表場所: あうる京北（京都府京都市右京区）
  • 年月日: 2016-12-16
• [学会発表] セラソーム―レドックス分子ナノハイブリッドの創成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 堀内佳之, 森井卓哉, 山崎 拓, 田原圭志朗, 宋 溪明, 久枝良雄, 菊池純一
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 人工細胞膜のドメイン形成を制御する脂質分子のデザイン (2016)
  • 著者名/発表者名: 石倉有梨, 堀内佳之, 山崎 拓, 安原主馬, 菊池純一
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 分子通信の創出に向けたpH応答性セラソームの作製と性質 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川中智香子, 山崎 拓, 菊池純一
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府京田辺市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] セラソーム－疎水性ビタミンB12ナノハイブリッドの電気化学特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森井卓哉, 山崎 拓, 田原圭志朗, 宋 溪明, 久枝良雄, 菊池純一
  • 学会等名: 第9回有機π電子系シンポジウム
  • 発表場所: レイクサイド入鹿（愛知県犬山市）
  • 年月日: 2015-11-20
• [学会発表] 人工細胞の動的形態変化を制御する人工脂質のデザイン (2015)
  • 著者名/発表者名: 石倉有梨, Fei Hao, 田原圭志郎, 菊池純一
  • 学会等名: 第9回有機π電子系シンポジウム
  • 発表場所: レイクサイド入鹿（愛知県犬山市）
  • 年月日: 2015-11-20
• [学会発表] 酸解離性のアミノ酸残基を有する有機－無機ナノハイブリッド「セラソーム」の作製と性質 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川中智香子, 山崎 拓, 菊池純一
  • 学会等名: 第9回有機π電子系シンポジウム
  • 発表場所: レイクサイド入鹿（愛知県犬山市）
  • 年月日: 2015-11-20
• [学会発表] アスパラギン酸残基をもつセラソームの会合形態制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山崎 拓, 菊池 純一
  • 学会等名: 第9回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 熊本大学（熊本県熊本市）
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] アスパラギン酸残基をもつアニオン性セラソームの作製と膜物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山崎 拓, 杉本 学, 田原圭志朗, 菊池純一
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学（千葉県船橋市）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] イオン液体構造ユニットをもつセラソームの作製と膜物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 堀内佳之, 張 謙, 宋 溪明, 田原圭志朗, 菊池純一
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学（千葉県船橋市）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] ビタミンB12活性をもつハイブリッドセラソームの作製と分子通信インターフェースとしての機能 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森井卓哉, 山崎 拓, 田原圭志朗, 張 謙, 宋 溪明, 久枝良雄, 菊池純一
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 日本大学（千葉県船橋市）
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] 分子通信インターフェースの構築に向けたナノハイブリッドセラソームの作製と機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉本 学, 喬 雲, 田原圭志朗, 長尾 聡, 廣田 俊 ,張 謙, 宋 溪明, 菊池純一
  • 学会等名: 第8回有機π電子系シンポジウム
  • 発表場所: ホテル龍登園（佐賀県佐賀市）
  • 年月日: 2014-11-21 – 2014-11-22
• [学会発表] 分子通信インターフェースの構築に向けた新規アニオン性セラソームの作製と性質 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山崎 拓, 喬 雲, 張 謙, 宋 溪明, 菊池純一
  • 学会等名: 第8回有機π電子系シンポジウム
  • 発表場所: ホテル龍登園（佐賀県佐賀市）
  • 年月日: 2014-11-21 – 2014-11-22
• [学会発表] 疎水性ビタミンB12を包埋した人工細胞膜による分子通信インターフェースの構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森井卓哉, 喬 雲, 田原圭志朗, 張 謙, 宋 溪明, 久枝良雄, 菊池純一
  • 学会等名: 第8回有機π電子系シンポジウム
  • 発表場所: ホテル龍登園（佐賀県佐賀市）
  • 年月日: 2014-11-21 – 2014-11-22
• [学会発表] イオン液体構造を有するハイブリッド人工細胞膜の作製と性質 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀内佳之, 道下俊寛, 菊池純一
  • 学会等名: 第8回有機π電子系シンポジウム
  • 発表場所: ホテル龍登園（佐賀県佐賀市）
  • 年月日: 2014-11-21 – 2014-11-22
• [学会発表] 人工細胞膜のミクロ・ナノ界面を利用した分子通信システムの創出 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菊池純一
  • 学会等名: 2014年第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
  • 招待講演
• [学会発表] 非二分子膜形成脂質が誘起する人工細胞膜の分裂 (2014)
  • 著者名/発表者名: Fei Hao, 文昇洙, 田原圭志朗, 菊池純一
  • 学会等名: 第8回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 岡山大学（岡山県岡山市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] セラソーム―疎水性ビタミンB12ナノハイブリッドの作製と分子情報変換インターフェースとしての機能評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉本学, 喬雲, 田原圭朗, 張謙, 宋溪明, 久枝良雄, 菊池 純一,
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
• [学会発表] 表面にイミダゾリウム基をもつセラソームの膜物性と電気化学的挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 道下俊寛, 喬雲, 張謙, 宋溪明, 菊池 純一,
  • 学会等名: 第7回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
• [学会発表] 希土類金属イオンを認識するジェミニペプチド脂質の合成と性質 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石井仁, 菊池 純一,
  • 学会等名: 第7回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
• [学会発表] セラソームの構造的特徴にもとづく特異な生物電気化学的挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 喬雲, 張謙, 宋溪明, 菊池 純一,
  • 学会等名: 第7回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
• [学会発表] Cerasomes as a Versatile Bio-nano Hybrid Material
  • 著者名/発表者名: J. Kikuchi,
  • 学会等名: ENS Cachan - NAIST Joint Workshop
  • 発表場所: ENS Cachan (Paris, France)
  • 招待講演
• [図書] バイオミネラリゼーションとそれに倣う新機能材料の創製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菊池純一，佐々木善浩，橋詰峰雄
  • 総ページ数: 10
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] マイクロ／ナノカプセルの調製、徐放性制御と応用事例 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菊池純一
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 技術情報協会