分子組織性ハイドロゲルの創成に基づく蛋白質機能の時空間制御

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13022251
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 君塚 信夫 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (90186304)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 黒岩 敬太 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (70336006) ; 松浦 和則 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (60283389)
• Keywords: 分子組織性ハイドロゲル / 二分子膜 / 水素結合 / 自己組織化 / 蛋白質 / イオノゲル / イオン性液体 / 糖脂質

Research Abstract

本研究では、分子組織性ハイドロゲルの分子設計の確立および、分子組織性ハイドロゲル中における蛋白質の機能制御を目的とした。その結果、短いアルキル鎖を含む疎水部構造および、複数のアミド結合を含むグルタミン酸骨格を有するアンモニウム脂質が芳香族スルホン酸イオンや、過塩素酸イオンなどの疎水性アニオンと疎水性イオン対を形成することで、分子組織性ハイドロゲルを形成することを明らかとした。また、4,4'-ビピリジルのような比較的疎水的な分子や、酸化還元活性なビオローゲンを親水部として共有結合的に導入した脂質についても単独でハイドロゲル形成を行うことができ、分子組織性ハイドロゲルの分子設計指針を確立することができた。このような分子組織性ハイドロゲルについては金属イオンとの相互作用や、酸化還元などの外部刺激によりその構造を精密に制御することが期待される。また、本研究者らは新規なゲルの媒体としてイオン性液体を用いたイオノゲルの開発に成功した。イオン性液体を構成するN, N'-ジアルキルイミダゾリウムカチオンのN-アルキル基にエーテル結合を導入した新規イオン性液体を設計・合成した。その結果、この新規イオン性液体は糖類に対して優れた親和性を示すことがわかった。特に、アガロースを加熱溶解させたところ、冷却時にゲル相を形成した。さらに、糖を親媒部として導入した糖脂質をこのイオン性液体に加熱分散させたところ分子組織性のイオノゲルを形成した。このようなイオン性液体よりなるイオノゲルは新規なイオン伝導性材料やアクチュエーターなどへの応用が期待される。

Research Products

• [Publications] Tetsu YONEZAWA: "Self-Organized Superstructures of Fluorocarbon-Stabilized Silver Nanoparticles"Adv. Mater.. 13・2. 140-142 (2001)
• [Publications] Tetsu YONEZAWA: "Controlled Formation of Smaller Gold Nanoparticles by the Use of Four-ChainedDisulfide Stabilizer"Langmuir. 17・2. 271-273 (2001)
• [Publications] Nobuo KIMIZUKA: "Supramolecular Holoenzymes. Activity Modulation of Endonuclease by the Use of Synthetic BilayerMembranes as Regulatory Cofactors"J. Am. Chem. Soc. 123・8. 1764-1765 (2001)
• [Publications] Tetsu YONEZAWA: "Formation of Uniform Fluorinated Gold Nanoparticles and Their Highly Ordered HexagonalPacking Monolayer"Langmuir. 17. 4701-4703 (2001)
• [Publications] Takayoshi KAWASAKI: "Hierarchical Self-Assembly of Chiral Complementary Hydrogen Bond Networks in Water. Reconstitution of Supramolecular Membranes"J. Am. Chem. Soc.. 123・28. 6792-6800 (2001)
• [Publications] Tetsu YONEZAWA: "Direct Preparation and Size Control of Palladium Nanoparticle Hydrosols by Water-Soluble Isocyanide Ligands"Langmuir. 27・16. 4701-4703 (2001)
• [Publications] Nobuo KIMIZUKA: "Spontaneous Self-assembly of Glycolipid Bilayer Membranes in Sugar-philic Ionic Liquids and Formation of Ionogels"Langmuir. 17・22. 6759-6761 (2001)
• [Publications] Atsushi IKEDA: "Gelation of Ionic Liquids with a Low Molecular-weight Gelator Showing T_<gel> above 100℃"Chem. Lett.. 11. 1154-1155 (2001)
• [Publications] 君塚信夫: "メゾスコピックスケールの超分子組織化とナノエンジニアリング"News Letter, The Division of Colloid and Surface Chemistry. 26.1. 6-10 (2001)
• [Publications] 君塚信夫: 化学工業. 52・3. 198-203 (2001)
• [Publications] 君塚信夫: "分子組織化学と錯体化学"Information Bulletin, Japan Society of Coordination Chemistry. 37. 12-15 (2001)