| 研究課題/領域番号 |
15K01310
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
井上 祐貴 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40402789)
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| 研究期間 (年度) |
2015-10-21 – 2018-03-31
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| キーワード | タンパク質吸着挙動 / 分子間相互作用 |
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| 研究実績の概要 |
原子移動ラジカル重合(ATRP)の開始基を固定化したシリコン基板表面を用いることで、表面開始型ATRP法により、カチオン性およびアニオン性モノマーユニットを様々な組成で含有するランダム型ポリマーブラシ構造を構築する手法を確立した。つまり、作製したポリマー表面には、最表面に仕込みと同等の組成でモノマーユニットが存在し、ポリマー層に含まれるグラフト鎖の密度から高密度領域にあることが示された。
作製したポリマーブラシ表面に対する純水の静的接触角は、すべての表面で20°以下の低い値となり、高い水濡れ性を示した。さらに、NaClを10 mM含む水溶液中におけるゼーター電位は、モノマーユニット組成に対して-60 mVから60 mVの範囲で線形的に変化した。これらの結果から、作製したポリマーブラシ表面を用いることで、一定の高い水濡れ性(親水性)を有し、表面電位のみを制御した表面を作製できた。
タンパク質として異なる等電点(pI値)を有するウシ血清アルブミン、ニワトリ卵白由来リゾチームおよびウシ由来γ-グロブリンを使用し、作製したポリマーブラシ表面に対する室温のリン酸緩衝液中におけるタンパク質の直接的相互作用力を原子間力顕微鏡のフォースカーブ測定により評価した。タンパク質とポリマーブラシ表面との間に作用する直接的相互作用力が、タンパク質のpI値およびポリマーブラシ層に含まれるモノマーユニット組成により異なることがわかった。これにより、静電的相互作用のみが働く表面では、タンパク質および材料表面が帯びる電荷の組み合わせがタンパク質との相互作用に大きな影響を与えることが定量的に示された。特に、親水性が高く、電気的に中性の表面ではタンパク質の種類に関わらず、タンパク質との相互作用を低減できることがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
研究費の交付が半年遅かったため、当該年度予定していた実験をすべて執り行うことはできなかった。しかしながら、精密構造を有するポリマー表面としてのカチオン性およびアニオン性モノマーユニットを様々な組成で含有するランダム型ポリマーブラシ構造を構築、表面特性の解析としての濡れ性および表面電位測定、タンパク質吸着挙動解析としての直接的相互作用力解析、表面特性とタンパク質吸着挙動の相関として、静電的相互作用の役割を明らかにできたため、一定の進捗はあったと考えた。
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| 今後の研究の推進方策 |
カチオン性およびアニオン性モノマーユニットを様々な組成で含有するランダム型ポリマーブラシ構造では、カチオン性およびアニオン性モノマーユニット組成が同等の表面でのみ、等電点に関わらずタンパク質との直接的相互作用力を激減することができた。つまり、このポリマーブラシ表面は静電的相互作用を操作することにより、タンパク質の吸着を促進することも抑制することもできる。このため今後は、カチオン性およびアニオン性モノマーユニットを様々な組成で含有するランダム型ポリマーブラシ表面に、ブロック型ポリマーブラシ表面を加えて、これらの近傍で働く静電的相互作用の大きさやその及ぶ範囲などを、pHや塩強度などの特性が異なる水中で解析し、タンパク質との直接的な相互作用はもとより、吸着量や吸着速度定数との関係を明らかにすることを行う。また、相互作用解析を行うタンパク質の高次構造を制御することで、タンパク質とポリマーブラシ表面との間で働く静電的相互作用を変化させ、その影響を詳細に解析する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究費の交付が半年遅かったため、当該年度に予定していた費用をすべて使用することができなかった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
来年度以降は、研究を加速的に進めることで、その遅れを取り戻す必要がある。精密構造を有するポリマー表面の構築、表面特性の解析、タンパク質吸着挙動解析、表面特性とタンパク質吸着挙動の相関解析などの方法論は確立されてきつつあるため、タンパク質やモノマー、その他の分析用基板等を使用頻度を増加させることで、研究費を適切に使用する予定である。
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