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2012 年度 実績報告書

タンパク質の精密ナノ凝集制御界面での細胞の接着と機能

研究課題

研究課題/領域番号 24241042
研究種目

基盤研究(A)

研究機関東京大学

研究代表者

高井 まどか  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40287975)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード自己組織化相分離構造 / ブロックポリマー / タンパク質吸着 / 細胞接着
研究概要

本年度は、ブロック共重合体の自己組織化されたナノ相分離構造の相反転構造を用い、吸着タンパク質の分布状態を変化させた。この表面での細胞接着の違いを検討した。具体的仁は、疎水性部位であるpoly(3-(methacryloyloxy)propyltris(trimethylsilyloxy)silane) (PMPTSSi)と親水性部位であるpoly(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine) (PMPC)を等しいユニット比で有する両親媒ブロックポリマーを作製した。タンパク質が吸着する疎水性部位が、球状ドメインでサイズが20~30nmのものと、中心部が親水性でその周囲が疎水性部位となっている相反転構造の2種類を用いて、タンパク質吸着と細胞接着の評価を行った。
まず、表面のナノスケールでの構造の安定性を、AFMのフォースカーブを用いて評価したところ、水中でも相分離構造が安定に存在していることが確かめられ、親疎水性構造が反転していることがわかった。TEMにより、水中浸漬前後の構造解析を行い、水中浸漬前、後でも構造が変化していないことを確認した。この表面に細胞接着性タンパク質であるフィブロネクチンを吸着させた。フィブロネクチンの吸着量は、相反転をしている両者の表面において同等であった。しかし細胞接着は、タンパク質吸着部位が海状になっている層構造表面でのみ起こり、20-30
nmのドット状にタンパク質が分布している表面では細胞接着が起こらなかった。以上の結果から、タンパク質の吸着分布状態、さらに吸着タンパク質の配向を含めた構造が、単に吸着量だけでなく、細胞接着に多きく寄与していることが明らかになった。

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

ブロックポリマーの相分離構造表面の水中での安定性を評価することに予定より時間がかかってしまった。合成手法の見直しを含めて研究を進めている段階である。

今後の研究の推進方策

タンパク質の分布状態が異なる表面が形成できたが、吸着タンパク質の構造や配向性についての評価を検討し、
吸着タンパク質と細胞接着の関係を明らかにしていく予定である。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Direct electron transfer with enzymes on nanofiliform titanium oxide films2013

    • 著者名/発表者名
      So-Yoon Lee , Ryosuke Matsuno, Kazuhiko Ishihara , Madoka Takai
    • 雑誌名

      Biosensors and Bioelectronics

      巻: 41 ページ: 289–293

    • DOI

      10.1016/j.bios.2012.08.037

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonbiofouling surfaces covered by bio-inspired 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine polymer brush by use of polymeric photoiniferter2012

    • 著者名/発表者名
      James Sibarani, Tomohiro Konno, Madoka Takai, and Kazuhiko Ishihara
    • 雑誌名

      Nano LIFE

      巻: 2 ページ: 1242003-1~11

    • DOI

      10.1142/S1793984412420032

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 生体親和性高分子表面の構築による界面水の役割2012

    • 著者名/発表者名
      高井まどか
    • 雑誌名

      化学工業

      巻: 63 ページ: 66-72

  • [学会発表] Soft-interfaces for Improving the Structure and Function of Adsorbed Protein

    • 著者名/発表者名
      Madoka Takai, Kenji Takasu
    • 学会等名
      SIMS 2013
    • 発表場所
      福岡、九州大学
  • [学会発表] 新規バイオマテリアルを活かしたバイオセンサーの開発

    • 著者名/発表者名
      高井まどか
    • 学会等名
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川、神奈川工科大学
    • 招待講演
  • [学会発表] Cell adhesion behaviors on the inverted nanoscale phase-separated structure of block copolymer

    • 著者名/発表者名
      Madoka Takai, Takashi Shibayama
    • 学会等名
      SIMS 2012
    • 発表場所
      つくば、国際会議場
    • 招待講演
  • [学会発表] Effect of phase-separated nanodomain structure on protein adsorption and cell adhesion

    • 著者名/発表者名
      Madoka Takai
    • 学会等名
      IACIS 2012
    • 発表場所
      仙台、仙台国際センター
    • 招待講演
  • [学会発表] 親・疎水性高分子の自己組織化ナノドメイン構造表面へのタンパク質吸着および細胞接着

    • 著者名/発表者名
      高井まどか・柴山崇・長橋孝治
    • 学会等名
      第61回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      横浜、パシフィコ横浜
  • [学会発表] Effect of monomer sequence of amphiphilic polymer on cell adhesion

    • 著者名/発表者名
      Madoka Takai, Takashi Shibayama
    • 学会等名
      9th World Biomaterials Congress (WBC)
    • 発表場所
      Convention center, Chengdu, China
  • [学会発表] タンパク質の構造機能維持を実現するバイオインターフェースの創製

    • 著者名/発表者名
      高須健司・高井まどか
    • 学会等名
      第61回高分子討論会
    • 発表場所
      名古屋、名古屋工業大学
  • [学会発表] チタン酸化物ナノファイバーを用いた直接電子移動型バイオセンサー

    • 著者名/発表者名
      高井まどか So-Yoon Lee
    • 学会等名
      日本機械学会 第4回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      北九州、国際会議場
    • 招待講演
  • [学会発表] Phospholipid polymer brush interface preserving the structural function of immobilized protein

    • 著者名/発表者名
      K.Takasu and M. Takai
    • 学会等名
      ISAWAT-1
    • 発表場所
      名古屋、名古屋大学
  • [学会発表] 生体親和性ポリマーブラシを用いた好感度バイオセンシング

    • 著者名/発表者名
      高井まどか
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 発表場所
      沖縄、沖縄県青年会館
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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