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2019 年度 実績報告書

高分子ナノ複合体による高効率な生体膜ダイナミクス操作と応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K18384
研究機関東京大学

研究代表者

増田 造  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (70814010)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワード生体材料 / 高分子材料 / 精密ラジカル重合 / 生体膜透過ペプチド / 生体膜
研究実績の概要

本研究課題は、イオン性相互作用や共有結合の制御に基づき高分子材料と膜破壊ペプチドのナノ複合体を設計し、これを種々の生体膜に作用させることでその動的な構造転移の制御を目指すものである。得られた知見は、薬物送達やマーカーのサンプリングといった生体材料システムへの展開が期待される。
アニオン性の膜破壊ペプチドE5とカチオン性くし型共重合体poly(allylamine)-graft-dextran (PAA-g-Dex)の複合体を細胞と同程度のリポソームに作用させると、2次元的な形状である脂質ナノシートが高効率に構造転移する現象を見出している。脂質二重膜の形状は、脂質膜における弾性エネルギーと脂質シート端(エッジ)における親・疎水界面エネルギーの話を最小にするように定まる。脂質ナノシート形成において、E5/PAA-g-Dex複合体は、脂質ナノシートのエッジに集合し、その界面エネルギーを大きく低下させる役割を担っていると考えられる。実際に、自発曲率モデルに基づく計算も実施した。エッジの界面エネルギーに相当する線張力は、一般的なリポソームでは10 pN程度であるが、脂質ナノシートが高効率に生成するためには、E5/PAA-g-Dex複合体が線張力を0.01 pN程度まで低減させている可能性が示唆された。一連の研究成果はAdvanced Materials誌に掲載され、大きな注目を集めた。
さらに、脂質ナノシート形成はPAA-g-Dexの特定のDextran密度において起こることを見出しており、温度応答性高分子を速さに加えたくし型共重合体を設計することで温度操作による膜の構造転移制御の可能性も示された。一連の成果は上述した学術誌および学会において発信に努めた。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Cationic Copolymer‐Chaperoned 2D?3D Reversible Conversion of Lipid Membranes2019

    • 著者名/発表者名
      Shimada Naohiko、Kinoshita Hirotaka、Umegae Takuma、Azumai Satomi、Kume Nozomi、Ochiai Takuro、Takenaka Tomoka、Sakamoto Wakako、Yamada Takayoshi、Furuta Tadaomi、Masuda Tsukuru、Sakurai Minoru、Higuchi Hideo、Maruyama Atsushi
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 31 ページ: 1904032

    • DOI

      10.1002/adma.201904032

    • 査読あり
  • [学会発表] Sheet/vesicle transformation of lipid membranes by thermoresponsive cationic comb-type copolymer/peptide complexes2019

    • 著者名/発表者名
      増田造・落合拓郎・嶋田直彦・丸山厚
    • 学会等名
      第68回 高分子学会年次大会
  • [学会発表] リポソーム表面開始ATRP:”grafting from”法によるリポソーム表面への高分子修飾2019

    • 著者名/発表者名
      増田造・嶋田直彦・丸山厚
    • 学会等名
      第68回 高分子学会年次大会
  • [学会発表] リポソーム表面開始ATRP:”Grafting from”法によるソフトな高分子修飾表面を持つリポソームの調製2019

    • 著者名/発表者名
      増田造・嶋田直彦・丸山厚
    • 学会等名
      第68回 高分子討論会
  • [学会発表] 高分子の精密重合法を利用した生体分子修飾及び生体材料設計2019

    • 著者名/発表者名
      増田造
    • 学会等名
      次世代医療技術研究会 2019年 第3回情報交換会
    • 招待講演
  • [学会発表] リポソーム表面開始精密ラジカル重合: ”grafting from”法によるソフトな高分子表面を持つリポソームの調製2019

    • 著者名/発表者名
      増田造・嶋田直彦・丸山厚
    • 学会等名
      第29回 MRS-J年次大会
  • [図書] 月刊 機能材料 (2020年5月号 スマートポリマーの最新展望)2020

    • 著者名/発表者名
      増田造・坂本和歌子・嶋田直彦・丸山厚
    • 総ページ数
      -
    • 出版者
      シーエムシー出版
  • [備考] 人工シャペロンにより脂質二重膜の2次元/3次元構造の高効率で可逆的な変換に初めて成功

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/news/2019/045898.html

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公開日: 2021-01-27  

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