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細胞工学、再生医療工学またはバイオ表面工学などに代表される研究領域のさらなる発展には、マテリアル表面で引き起こされる非特異的な生体応答を排除すると同時に、特異的生体応答を効果的に誘起するマテリアル設計が必要不可欠である。そこで本研究では、表面で作用する直接的な相互作用力を指標としてマテリアル表面を理解することで、生体分子の吸着現象の決定因子を明確化することを目的とした。具体的には、構造明確なポリマーブラシ構造を構築したプローブと表面間にナノニュートンのオーダーで働く相互作用力を解析することにより、マテリアル表面における分子動作の駆動力を明確にした。これを可能とするため、構造が明確であると同時に、広範囲にわたる界面科学的特性を有する表面を、種々のモノマーユニットからなる高密度ポリマーブラシ構造を用いて構築した。ポリマーブラシ表面に対するタンパク質および官能基の直接的な相互作用は、ポリマーブラシ表面により大きく異なったが、タンパク質とほとんど相互作用しない双性イオン型ポリマーブラシ表面では、タンパク質に存在している官能基との相互作用がほとんど検出されなかった。また、ポリマーブラシ表面近傍で作用する分子間相互作用の種類、大きさ、伝播範囲を解析することにより、双性イオン型ポリマーブラシ表面では、静電的相互作用および疎水性相互作用が働いていなかった。これらの結果は、官能基レベルの微細な相互作用が、タンパク質吸着挙動に強く影響を与えることを示すと同時に、双性イオン型の分子構造がタンパク質吸着を排除するのに効果的であることがわかった。
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