人工細胞膜の自己組織化能を利用する高次集積π空間の構築とナノデバイス機能

2012 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 高次π空間の創発と機能開発
• 研究課題/領域番号: 20108013
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 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)
• 研究分担者: 安原 主馬 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (90545716) ; 田原 圭志朗 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (50622297)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: 人工細胞膜 / 自己組織化 / π空間 / ナノデバイス / セラソーム

研究概要

本研究では、脂質分子の自己集積によって形成される人工細胞膜に、高次π空間を構成する種々の機能性分子素子を三次元的に組織化して、ナノデバイスとしての機能創出を目指した。その結果、リン脂質、ペプチド脂質、セラソーム形成脂質等から形成される二分子膜ベシクル型人工細胞膜を用いることで、物質輸送を行うメンブレントラフィックデバイスや分子情報処理に関わる情報変換デバイス等の機能が発現できることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] A Photo-triggerable Drug Carrier Based on Cleavage of PEG lipids by Photosensitiser-generated Reactive Singlet Oxygen (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Komeda, A. Ikeda, J. Kikuchi, N. Ishida-Kitagawa, H. Tatebe, K. Shiozaki, M. Akiyama
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem 巻: Vol.11, No.16 ページ: 2567-2570
  • DOI: DOI:org/10.1039/c2ob27199k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dechlorination of DDT Catalyzed by Visible-Light-Driven System Composed of Vitamin B_<12> Derivative and Rhodamine B (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Tahara, K. Mikuriya, T. Masuko, J. Kikuchi, Y. Hisaeda
  • 雑誌名: J. Porphyr. Phthalocya 巻: Vol.17, No.1-2 ページ: 135-141
  • DOI: DOI:10.1142/S1088424612501398
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fusion-Triggered Switching of Enzymatic Activity on Artificial Cell Membrane (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Mukai, Y. Sasaki, J. Kikuchi
  • 雑誌名: Sensors 巻: Vol.12, No.5 ページ: 5966-5977
  • DOI: DOI:10.3390/s120505966
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intermolecular Communication on a Liposomal Membrane. Enzymatic Amplification of a Photonic Signal with Gemini Peptide Lipid as a Membrane-bound Artificial Receptor (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Mukai, K. Maruo, Y. Sasaki, J. Kikuchi
  • 雑誌名: Chem. Eur. J 巻: Vol.18, No.11 ページ: 3258-3263
  • DOI: DOI:10.1002/chem.201103552
  • 査読あり
• [雑誌論文] Advantages and Potential of Lipid-Membrane- Incorporating Fullerenes Prepared by the Fullerene-Exchange Method (2012)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, M. Mori, K. Kiguchi, K. Yasuhara, J. Kikuchi, K. Nobusawa, M. Akiyama, M. Hashizume, T. Ogawa, T. Takeya
  • 雑誌名: Chem. Asian J 巻: Vol.7, No.3 ページ: 605-613
  • DOI: DOI:10.1002/asia.201100792
  • 査読あり
• [雑誌論文] Liposomal Architecture Boosts Biocompatibility of Nanohybrid Cerasomes (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Ma, Z. Dai, Y. Gao, Z. Cao, Z. Zha, X. Yue, J. Kikuchi
  • 雑誌名: Nanotoxicology 巻: Vol.5, No.4 ページ: 622-635
  • DOI: DOI:10.3109/17435390.2010.546950
  • 査読あり
• [雑誌論文] Location of [60]Fullerene Incorporation in Lipid Membranes (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Ikeda, K. Kiguchi, T. Shigematsu, K. Nobusawa, J. Kikuchi, M. Akiyama
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: Vol.47, No.44 ページ: 12095-12097
  • DOI: DOI:10.1039/c1cc14650e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Remarkable Long-Term Stability of Cerasome as an Organic-Inorganic Hybrid Nano-Container for Water-Soluble Macromoleculaes (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Kawataki, K. Yasuhara, J. Kikuchi
  • 雑誌名: Chem. Lett 巻: Vol.40, No.5 ページ: 461-463
  • DOI: DOI:10.1246/cl.2011.461
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoresponsive Liposomal Nanohybrid Cerasomes (2011)
  • 著者名/発表者名: X. Liang, X. Yue, Z. Dai, J. Kikuchi
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: Vol.47, No.16 ページ: 4751-4753
  • DOI: DOI:10.1039/c1cc00063b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Specific Delivery of Transport Vesicles Mediated by Complementary Recognition of DNA Signals with Membrane-bound Oligonucleotide Lipids (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Yasuhara, Z. Wang, T. Ishikawa, J. Kikuchi, Y. Sasaki, S. Hiyama, Y. Moritani, T. Suda
  • 雑誌名: Supramol. Chem 巻: Vol.23, No.3-4 ページ: 218-225
  • DOI: DOI:10.1080/10610278.2010.521835
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation and Regulation of Fullerene-incorporation in Liposomes under the Phase Transition Temperature (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Ikeda, Y. Kawai, J. Kikuchi, M. Akiyama, E. Nakata, Y. Uto, H. Hori
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem 巻: Vol.9, No.8 ページ: 2622-2627
  • DOI: DOI:10.1039/c0ob01 030h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Switching of the Enzymatic Activity Synchronized with Signal Recognition by an Artificial DNA Receptor on a Liposomal Membrane (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Sasaki, M. Mukai, A. Kawasaki, K. Yasuhara, J. Kikuchi
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem 巻: Vol.9, No.7 ページ: 2397-2402
  • DOI: DOI:10.1039/c0ob00918k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Organic-Inorganic Hybrid Bicelles - Lipid Bilayer Nanodiscs Encompassed by Siloxane Surfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Yasuhara, S. Miki, H. Nakazono, A. Ohta, J. Kikuchi
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: Vol.47, No.16 ページ: 4691-4692
  • DOI: DOI:10.1039/c1cc10254k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-Assembly Control of Water-Solubilised Single-Walled Carbon Nanotubes by Combination of Reduction and Ligand Exchange Reactions of Transition Metal Complexes (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Nobusawa, A. Ikeda, J. Kikuchi
  • 雑誌名: Supramol. Chem 巻: Vol.23, No.1-2, ページ: 102-105
  • DOI: DOI:10.1080/10610278.2010.514905
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stabilized Liposomal Nanohybrid Cerasomes for Drug Delivery Applications (2010)
  • 著者名/発表者名: Z. Cao, Y. Ma, X. Yue, S. Li, Z. Dai, J. Kikuchi
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: Vol.46, No.29 ページ: 5265-5267
  • DOI: DOI:10.1039/b926367e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Phase Transition Temperature of Liposomes on Preparation of Fullerene-Encapsulated Liposomes by the Fullerene-exchange Reaction (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Ikeda, Y. Kawai, J. Kikuchi, M. Akiyama
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: Vol.46, No.16 ページ: 2847-2849
  • DOI: DOI:10.1039/b926949e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Surface Carboxylic Acid Groups of Cerasomes, Morphologically Stable Vesicles Having a Silica Surface, on Biomimetic Deposition of Hydroxyapatite in Body Fluid Conditions (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Hashizume, H. Horii, J. Kikuchi, M. Kamitakahara, C. Ohtsuki, M. Tanihara
  • 雑誌名: J. Mater. Sci: Mater. Med 巻: Vol.21, No.1 ページ: 11-19
  • DOI: DOI:10.1007/s10856-009-3829-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Budding and Fission of Cationic Binary Lipid Vesicles Induced by the Incorporation of Pyranine (2010)
  • 著者名/発表者名: Z. Wang, K. Yasuhara, H. Ito, M. Mukai, J. Kikuchi
  • 雑誌名: Chem. Lett 巻: Vol.39, No.1 ページ: 54-55
  • DOI: DOI:10.1246/cl.2010.54
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sensory Device Fabricated on a Liposome for Detection of Chemical Signals (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Sasaki, Y. Shioyama, W.-J. Tian, J. Kikuchi, S. Hiyama, Y. Moritani, T. Suda, A Nano
  • 雑誌名: Biotechnol. Bioeng 巻: Vol.105, No.1 ページ: 37-43
  • DOI: DOI: 10.1002/bit.22521
  • 査読あり
• [雑誌論文] Propagation and Amplification of Molecular Information using a Photo-responsive Molecular Switch (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Mukai, K. Maruo, J. Kikuchi, Y. Sasaki, S. Hiyama, Y. Moritani, T. Suda
  • 雑誌名: Supramol. Chem 巻: Vol.21, No.3-4 ページ: 284-291
  • DOI: DOI:10.1080/10610270802468439DOI:10.1039/b905387e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient Fluorescence Resonance Energy Transfer in Highly Stable Liposomal Nanohybrid Cerasome (2009)
  • 著者名/発表者名: Z.-F. Dai, W.-J. Tian, X.-L. Yue, Z.-Z. Zheng, J.-J. Qi, N. Tamai, J. Kikuchi
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: No.15 ページ: 2032-2034
  • DOI: DOI:10.1039/b900051h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct and Short-time Uptake of [70]Fullerene into the Cell Membrane using an Exchange reaction from a [70]Fullerene-γ- Cyclodextrin Complex and the Resulting Photodynamic Activity (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Ikeda, M. Matsumoto, M. Akiyama, J. Kikuchi, T. Ogawa, T. Takeya
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: No.12 ページ: 1547-1549
  • DOI: DOI: 10.1039/b820768b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photodynamic Activity of C_<70> Caged within Surface-Cross-Linked Liposome (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Ikeda, M. Nagano, M. Akiyama, M. Matsumoto, S. Ito, M. Mukai, M. Hashizume, J. Kikuchi, K. Katagiri, T. Ogawa, T. Takeya
  • 雑誌名: Chem. Asian 巻: Vol.4, No.1 ページ: 199-205
  • DOI: DOI:10.1002/asia.200800271
  • 査読あり
• [雑誌論文] APhoto-responsive Cholesterol Capable of Inducing a Morphological Transformation of the Liquid-Ordered Microdomain in Lipid Bilayers (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Yasuhara, Y. Sasaki, J. Kikuchi
  • 雑誌名: Colloid Poly. Sci 巻: Vol.286,No.14-15 ページ: 1675-1680
  • DOI: DOI:10.1007/s00396-008-1936-5
  • 査読あり
• [学会発表] Electrochemical Behavior of Biosensing Electrode Modified with Enzyme-Cerasome Composite (2012)
  • 著者名/発表者名: Qiao Yun, Qian Zhang, Xi-Ming Song, K. Tahara, J. Kikuchi
  • 学会等名: The International Symposium on Preparative Chemistry of Advanced Materials 2012
  • 発表場所: Shenyang, P.R. China
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] Cerasomes as an Organic-Inorganic Nanohybrid Material (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Kikuchi
  • 学会等名: The International Symposium on Preparative Chemistry of Advanced Materials 2012
  • 発表場所: Shenyang, P.R. China
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] 生体に学ぶ:バイオミメティックマテリアルの創成と未来材料としての可能性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 菊池純一
  • 学会等名: バイオミミクリ研究会
  • 発表場所: 大阪府守口市
  • 年月日: 2012-08-22
• [学会発表] 分子通信:生物に学ぶ次世代型情報通信 (2012)
  • 著者名/発表者名: 菊池純一
  • 学会等名: 日本真空学会関西支部&日本表面科学会関西支部合同セミナー2012
  • 発表場所: 兵庫県神戸市
  • 年月日: 2012-07-06
• [学会発表] Cerasome-Mediated Gene Delivery to Primary Hippocampal Neurons (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Tahara, T. Moriuchi, A. Hirota, K. Yasuhara, T. Maeno, M. Toriyama, N. Inagaki, J. Kikuchi
  • 学会等名: International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry
  • 発表場所: Otago, New Zeeland
  • 年月日: 2012-02-01
• [学会発表] Gene Delivery by an Organic-Inorganic Hybrid Vesicle "Cerasome" (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Tahara, J. Kikuchi
  • 学会等名: 12th International Symposium on Biomimetic Materials Processing
  • 発表場所: 愛知県名古屋市
  • 年月日: 2012-01-26
• [学会発表] Roles of a Chemical Signal Which Induces Budding and Fission of Binary Lipid Vesicles (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Hao, K. Tahara, K. Yasuhara, J. Kikuchi
  • 学会等名: 12th International Symposium on Biomimetic Materials Processing
  • 発表場所: 愛知県名古屋市.
  • 年月日: 2012-01-26
• [学会発表] Cerasomes: A New Family of Artificial Cell Membranes with Ceramic Surface (2011)
  • 著者名/発表者名: J. Kikuchi
  • 学会等名: 26th Philippine Chemistry Congress
  • 発表場所: Cebu, Philippine
  • 年月日: 2011-04-13
• [学会発表] Release of Small Vesicles from a Giant Vesicle Triggered by a Chemical Signal (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Noriyasu, H. Ito, Z. Wang, K. Yasuhara, J. Kikuchi, S. Hiyama, Y. Moritani
  • 学会等名: 11th International Symposium on Biomimetic Materials Processing
  • 発表場所: 愛知県名古屋市
  • 年月日: 2011-01-25
• [学会発表] 生体に学ぶ-バイオ・ナノハイブリッドマテリアルの創成と未来材料としての可能性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 菊池純一
  • 学会等名: 表面科学技術研究会2011
  • 発表場所: 兵庫県神戸市
  • 年月日: 2011-01-20
• [学会発表] Budding and Fission of Artificial Cell Membrane Triggered by a Chemical Stimulus (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Yasuhara, Z. Wang, H. Ito, H. Noriyasu, J. Kikuchi
  • 学会等名: The 2011 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] Artificial Membrane Traffic System: Selective Propagation of Molecular Information Using Gemini Peptide Lipids as Molecular Switches (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Yasuhara, Z. Wang, S. Okuda, A. Hirota, J. Kikuchi, S. Hiyama, Y. Moritani
  • 学会等名: International Symposium on Molecular Nanotechnology
  • 発表場所: 奈良県奈良市
  • 年月日: 2010-12-01
• [学会発表] 人工細胞による情報伝達 (2010)
  • 著者名/発表者名: 菊池純一
  • 学会等名: 化学工学会第42回秋季大会
  • 発表場所: 京都府京都市
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] 新ICT パラダイム創出を目指した人工細胞システムの構築 (2010)
  • 著者名/発表者名: 菊池純一
  • 学会等名: ポリマーフロンティア21
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2010-06-11
• [学会発表] Bio-inspired Molecular Communication System Based on Molecular Recognition on Artificial Cell Membrane (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Yasuhara, J. Kikuchi
  • 学会等名: 5th International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry
  • 発表場所: 奈良県奈良市
  • 年月日: 2010-06-09
• [学会発表] Chemically-Triggered Budding and Fission of Artificial Cell Membrane as a Membrane Trafficking Model (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Yasuhara, H. Ito, Z. Wang, J. Kikuchi
  • 学会等名: 5th International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry
  • 発表場所: 奈良県奈良市
  • 年月日: 2010-06-09
• [学会発表] Budding and Fission of Lipid Vesicles Triggered by a Chemical Signal (2010)
  • 著者名/発表者名: J. Kikuchi
  • 学会等名: 10th International Symposium on Biomimetic Materials Processing
  • 発表場所: 愛知県名古屋市
  • 年月日: 2010-01-27
• [学会発表] Controlled Budding and Fission of Artificial Cell Membranes Induced by a Chemical Signal (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Ito, Z. Wang, K. Yasuhara, J. Kikuchi
  • 学会等名: The 1st FAPS Polymer Congress
  • 発表場所: 愛知県名古屋市
  • 年月日: 2009-10-22
• [学会発表] Processing of Molecular Information on Lipid Bilayer Membranes Using Artificial Receptors (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Kawasaki, M. Mukai, K. Yasuhara, J. Kikuchi
  • 学会等名: The 1st FAPS Polymer Congress
  • 発表場所: 愛知県名古屋市
  • 年月日: 2009-10-22
• [学会発表] Design of an Artificial Membrane Traffic System for Molecular Communication (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Kikuchi, Z.-H. Wang, K. Yasuhara, S. Hiyama, Y. Moritani, T. Suda
  • 学会等名: 4th International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry
  • 発表場所: Maastricht, Netherlands
  • 年月日: 2009-06-22
• [図書] 人工細胞膜の自己組織化能を利用する高次集積π 空間の構築とナノデバイス機能, 「高次π 空間の創発と機能開発」,赤坂健, 大須賀篤弘, 福住俊一, 神取秀樹 監修 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菊池純一,安原主馬,田原圭志朗
  • 総ページ数: 140-145
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 人工細胞膜で創る分子デバイス, 「ひかりエネルギー革命 -グリーンフォトニクス-」,NAIST グリーンフォトニクス研究チーム 編著 (2012)
  • 著者名/発表者名: 菊池純一
  • 総ページ数: 106-111
  • 出版者: 化学同人
• [図書] 分子デバイスの開発とナノ・バイオサイエンスの開拓, 「ICガイドブック 未来を創る!半導体」, 電子情報技術産業協会編 (2012)
  • 著者名/発表者名: 菊池純一
  • 総ページ数: 188-191
  • 出版者: 産業タイムズ社,
• [図書] Transmission Electron Microscopy (TEM), in "Supramolecular Chemistry: From Molecules to Nanomaterials", Vol.2, P. A. Gale, J. W. Steed, eds., John Wiley & Sons (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Kikuchi, K. Yasuhara
  • 総ページ数: 633-645
  • 出版者: Chichester
• [図書] 三次元集積化ナノハイブリッド材料としてのセラソーム,「ナノハイブリッド材料の開発と応用」 (2011)
  • 著者名/発表者名: 橋詰峰雄, 佐々木善浩, 菊池純一
  • 総ページ数: 134-144
  • 出版者: シーエムシー出版,
• [図書] Cerasomes: A New Family of Artificial Cell Membranes with Ceramic Surface, in "Advances in Biomimetics", A. George, ed (2011)
  • 著者名/発表者名: J. Kikuchi, K. Yasuhara
  • 総ページ数: 231-250
  • 出版者: InTech, Rijeka
• [図書] バイオミメティック超分子,「超分子サイエンス&テクノロジー」,国武豊喜 監修 (2009)
  • 著者名/発表者名: 菊池純一
  • 総ページ数: 169-173
  • 出版者: エヌ・ティー・エス