ペプチドを基とする機能性インターフェイスの設計

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14045239
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 木下 隆利 名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (60135407)
• キーワード: 組換えDNA法 / 両親媒性ポリペプチド / 自己組織化 / 水面展開単分子膜 / ナノパターニング / 機能性インターフェース / ナノテンプレート / 高密度集積回路

研究概要

近年、固体基板上に集積された分子の表面構造に基づいて機能を発現させる試みがなされている。特定の分子素子をナノメートルオーダーで規則配列させる技術の確立は、機能性インターフェースを設計する上で最も重要な課題であろう。我々はそのアプローチとして明確な二次構造を有し、容易に化学修飾を行うことができるポリペプチドに着目し、その自己組織化を利用した二次元パターニング素子としての有用性を見出してきた。本研究では、精密に表面構造を制御することを目的として、大腸菌を介した組換えDNA法を用いることにより、高次構造を厳密に設計した単分散ポリペプチドを調製した。得られた両親媒性ポリペプチドの自己組織化に基づいた二次元パターン形成に関して検討し、高密度集積回路などを念頭においたナノテンプレート応用への基礎的知見を得た。組み替えDNA法で得た各種ペプチドを水面上に展開して単分子膜を形成させ、マイカ基板上に一層累積し、その表面構造をAFMにより観察した。表面圧25mN/mにおいて作製したヘリックス-ループ-ヘリックス型ペプチドLB膜は、厚さの異なるドメインが交互に並んだストライプ状のナノパターンが観察され、そのストライプの間隔(15nm)は同ペプチドの分子長(16.4nm)に相当する。すなわち、空気/水界面でα-ヘリックスドメインがロイシンジッパーに基づいて規則的に配列したナノ構造を形成していると考えられる。また、サイズの異なるペプチド(分子長18.5nm)を用いることでストライプの間隔(19nm)を卸御できることが分かった。このように組換えDNA法により調製した単分散ペプチドを用いることにより、ペプチド分子の高次構造に基づいて、新たな自己組織化ナノパターニングに成功した。

研究成果

• [文献書誌] H.Yokoi: "Polypeptide Membranes at an interface"Prog.Polyme.Sci.. 28. 341-357 (2003)
• [文献書誌] T.Koga: "Structural Regulation of Peptide-conjugated Graft Copolymer : A Simple Model for Amyloid Formation"Chem.Eur.J.. 9. 1146-1156 (2003)
• [文献書誌] K.Takagi: "Acid-doping to Tropone-containing Conjugated Polymer"Chem.Lett.. 32. 552-553 (2003)
• [文献書誌] I.Aoki: "The Monolayer Oscillation and Molecular Recognition at oil/water Interface"Trans.Mat.Res.Soc.Jpn.. 28. 533-536 (2003)
• [文献書誌] R.Tominaga: "Visual Sensing of Antigen-Antibody Reaction Using Polypeptide LB Films"Trans.Mat.Res.Soc.Jpn.. 28. 565-568 (2003)
• [文献書誌] Y.Kojima: "The preparation of Self-Organized Nano-Particles Composed of Peptide-based Amphiphiles and the Optical Resolution Properties"Trans.Mat.Res.Soc.Jpn.. 28. 585-588 (2003)
• [文献書誌] N.Nishioka: "Tropone-Containing π-Conjugated Polymers : Annulation of Tropone onto Benzene Ring in the Conjugated Polymer"J.Polym.Sci., Part A : Polym.Chem.. 42. 1208-1215 (2003)
• [文献書誌] M.Sivakumar: "Studies on Visual Sensor from Self-assembled Polypeptides"Res.Adv. in Photochem. & Phtobiol.. 2. 21-43 (2003)
• [文献書誌] 丹羽敏彦: "ポリペプチドを用いたLSI配線テンプレートの作製"電子材料. 11月号・52巻. 52-55 (2003)
• [文献書誌] H.Yokoi: "Molecular Orientation control in Amphiphilic α-helical Copolypeptide Monolayer at Air/water Interface"Chem.Lett.. 33,No4(in press). (2004)
• [文献書誌] A.Takasu: "Accelerated Biodegradation of Poly(vinyl alcohol) by Glycosidations of the Hydroxyl Groups or Addition of Sugars"Biomacromolecules. 12(in press). (2004)
• [文献書誌] H.Yokoi: "Construction of polypeptide-based nano-template"Polymer J.. 36(in press). (2004)
• [文献書誌] S.Kato: "Coordination of Transition Metal Dithiolate Complex to 2,2'-Bipyridine-Based π-Conjugated Polymer"J.Polym.Sci., Part A : Polym.Chem.. 42(in press). (2004)
• [文献書誌] 富永亮二郎: "高分子薄膜を利用したホスト-ゲスト間相互作用の可視化"高分子加工. 53巻(印刷中). (2004)
• [文献書誌] T.Kinoshita, S.Hayashi, Y.Yokogawa, S.Washizu: "Nanotechnology and Nano-Interface Controlled devices, Chap 13 "Structural Color Forming System Composed of Polypeptide-based LB films""ELSEVIER. 19 (2003)