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生細胞の人工材料への接着現象は、複数の物理化学的な相互作用力と細胞生物学的な諸因子が関与する極めて複雑な現象である。これを理解することは、医療を支えるバイオマテリアルの表面設計、薬物送達システムの要であるキャリアー粒子の表面設計など、多くの分野において極めて重要である。しかし、実際の生体関連材料の開発研究は、基礎的な理解がなされないまま進められることが多い。この現状から脱却しなければ、今後の生体関連材料開発の飛躍的な発展は期待できない。そこで本研究では、擬似細胞の一つである巨大ベシクルに注目し、巨大ベシクルがつくる「ソフト界面」の表面力について、新しい計測手法と分子モデリングによる特性解析を行い、ソフト界面が関与する不思議で複雑な現象・物性を分子レベルで解明することを目指した。
「ソフト界面」の表面力を対象として、原子間力顕微鏡（AFM）に基づく新しい計測手法を開発した。まず、AFM カンチレバーの先端に巨大ベシクルを固定化した「巨大ベシクル固定化プローブ」を精度良く作製可能な技術の確立した。巨大ベシクルの調製方法として、静置水和法、Electroformation法、急速蒸発法などを試したが、10μｍ以上の安定な巨大ベシクルを短時間で簡便に数多く得るには、急速蒸発法が最も適していた。次に、この巨大ベシクル１個をAFMカンチレバーの先端に固定化するために、カンチレバー表面を機能化する必要がある。いろいろと試した結果、当初考えていた手法よりも、簡便で安価な手法を見出した。これを用いて、巨大ベシクル－固体基板間の相互作用力の直接AFM測定を行った。
上記の実験系をモデル化するため、流体ミクロ・シミュレーション手法を開発した。このシミュレーションにより、AFMフォースカーブを定性的に再現することに成功した。
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