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2011 Fiscal Year Annual Research Report

金属被覆リポソーム「メタロソーム」の作製とマニピュレーション機能

Research Project

Project/Area Number 20350080
Research InstitutionNara Institute of Science and Technology

Principal Investigator

菊池 純一  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 教授 (90153056)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 安原 主馬  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (90545716)
Keywords自己組織化 / 超薄膜 / 複合ナノ材 / 人工細胞膜 / メタロソーム / セラソーム / DNA / 無電解めっき
Research Abstract

本研究では、申請者らが独自に開発した高強度の人工細胞膜「セラソーム」の特徴を活かして、その表面にさらに金属の超薄膜構造を導入した新規の有機-無機-金属複合ナノ材料「メタロソーム」を開発し、特異的マニピュレーション機能の発現を目指す。平成23年度に得られた成果は以下のとおりである。
1.メタロソームの磁気マニピュレーション: メタロソームの構造テンプレートとなる有機-無機ナノハイブリッドとして、ベシクル構造をもつセラソームやディスク状のシリカバイセルを種々作製し、それらの構造や物性、ドメイン形成能、分子認識にもとづく物質輸送能や物質変換機能を明らかにした。また、金属組成を種々変化させたメタロソーム類を作製し、磁気マニピュレーション機能について検討を行った。
2.メタロソームの光マニピュレーション: メタロソームの前駆体となる脂質二分子膜ベシクルに、アゾベンゼン部位をもつ光応答性分子スイッチを脂質ベシクルに導入することで、光シグナルによるベシクル集積制御系や、光シグナルによる酵素反応スイッチング系を開発した。
3.メタロソームのDNAタグによるマニピュレーション: メタロソームの前駆体となる脂質二分子膜ベシクルに、コレステリル基を修飾したDNAタグを装着することで、DNAタグと相補的水素結合が可能なDNAシグナルの入力によって、ベシクル集積状態や分子情報変換のマニピュレーションが可能になることを明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成23年度に計画していた、人工細胞膜に関する磁気マニピュレーション、光マニピュレーション、DNAタグによるマニピュレーションについては、いずれも研究成果に進展がみられ、メタロソーム系への展開が可能であることが示されたため。

Strategy for Future Research Activity

基本的には、これまでの研究成果をさらに拡張しながら研究を推進する。磁気マニピュレーションに関しては、磁性合金などの金属超薄膜を被覆したメタロソーム及びその類縁体を作製して、磁場によるマニピュレーション機能の発現を目指す。光マニピュレーションに関しては、光応答性の分子スイッチをメタロソームに組み込んで機能評価を行う。DNAタグによるマニピュレーションに関しては、脂質ラフト様のドメイン構造を有するメタロソームを用いて検討を行う。さらに、これらの機能を複合化したメタロソームを作製して、マニピュレーションの論理応答系の構築を目指す。

  • Research Products

    (18 results)

All 2012 2011

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (8 results) Book (3 results)

  • [Journal Article] バイオ・ナノハイブリッドマテリアルの創成と分子通信デバイスとしての可能性2012

    • Author(s)
      菊池純一
    • Journal Title

      化学工業

      Volume: 63(3) Pages: 182-187

    • URL

      http://www.kako-sha.co.jp/

  • [Journal Article] Intermolecular Communication on a Liposomal Membrane. Enzymatic Amplification of a Photonic Signal with Gemini Peptide Lipid as a Membrane-bound Artification Receptor2012

    • Author(s)
      Masaru Mukai
    • Journal Title

      Chem.Eur.J.

      Volume: 18(In press)

    • DOI

      10.1002/chem.201103552

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Liposomal Architecture Boosts Biocompatibility of Nanohybrid Cerasomes2011

    • Author(s)
      Y. Ma, Z. Dai, Y. Gao, Z. Cao, Z. Zha, X. Yue, J. Kikuchi
    • Journal Title

      Nanotoxicology

      Volume: 5(4) Pages: 622-635

    • DOI

      DOI: 10.3109/17435390.2010.546950

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photoresponsive Liposomal Nanohybrid Cerasomes2011

    • Author(s)
      X. Liang, X. Yue, Z. Dai, J. Kikuchi
    • Journal Title

      Chem. Commun

      Volume: 47(16) Pages: 4751-4753

    • DOI

      DOI: 10.1039/c1cc00063b

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Specific Delivery of Transport Vesicles Mediated by Complementary Recognition of DNA Signals with Membrane-bound Oligonucleotide Lipids2011

    • Author(s)
      K. Yasuhara, Z. Wang, T. Ishikawa, J. Kikuchi, Y. Sasaki, S. Hiyama, Y. Moritani,T. Suda
    • Journal Title

      Supramol. Chem

      Volume: 23(3-4) Pages: 218-225

    • DOI

      DOI: 10.1080/10610278.2010.521835

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Switching of the Enzymatic Activity Synchronized with Signal Recognition by an Artificial DNA Receptor on a Liposomal Membrane2011

    • Author(s)
      Y. Sasaki, M. Mukai, A. Kawasaki, K. Yasuhara, J. Kikuchi
    • Journal Title

      Org. Biomol. Chem

      Volume: 9(7) Pages: 2397-2402

    • DOI

      DOI: 10.1039/c0ob00918k

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Remarkable Long-Term Stability of Cerasomes as an Organic-Inorganic Hybrid Nano- Container for Water-Soluble Macromolecules2011

    • Author(s)
      Takahiro Kawataki
    • Journal Title

      Chem.Lett.

      Volume: 40 Pages: 461-463

    • DOI

      10.1246/cl.2011.461

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 有機-無機ハイブリッド構造を有する脂質ナノディスクの形成と構造制御2012

    • Author(s)
      林宏樹
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
    • Place of Presentation
      横浜市
    • Year and Date
      2012-03-25
  • [Presentation] Gene Delivery by an Organic-Inorganic Hybrid Vesicle "Cerasome"2012

    • Author(s)
      Keishiro Tahara
    • Organizer
      12th International Symposium on Biomimetic Materials Processing
    • Place of Presentation
      名古屋市(招待講演)
    • Year and Date
      2012-01-26
  • [Presentation] 脂質二分子膜を有する有機-無機ハイブリッドナノディスクの形成とバイオ応用2011

    • Author(s)
      安原主馬
    • Organizer
      第5回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      つくば市
    • Year and Date
      2011-09-12
  • [Presentation] 脂質二分子膜構造を有する有機-無機ハイブリッドナノディスクの形成とその特性2011

    • Author(s)
      林宏樹
    • Organizer
      第63回コロイドおよび界面化学討論会
    • Place of Presentation
      京都市
    • Year and Date
      2011-09-09
  • [Presentation] シロキサン骨格を有する脂質二分子膜ナノディスクの形成2011

    • Author(s)
      安原主馬
    • Organizer
      日本ゾル-ゲル学会第9回討論会
    • Place of Presentation
      吹田市
    • Year and Date
      2011-07-29
  • [Presentation] Organic-Inorganic Hybrid Bicelles as Supramolecular Scaffolds for Recognition of Membrane Proteins2011

    • Author(s)
      Kazuma Yasuhara
    • Organizer
      6th International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry
    • Place of Presentation
      Brighton, UK
    • Year and Date
      2011-07-03
  • [Presentation] 有機-無機ハイブリッド構造を有する脂質二分子膜ナノディスクの形成2011

    • Author(s)
      安原主馬
    • Organizer
      第60回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      大阪市
    • Year and Date
      2011-05-26
  • [Presentation] Cerasomes : A New Family of Artificial Cell Membranes with Ceramic Surface2011

    • Author(s)
      Jun-ichi Kikuchi
    • Organizer
      26th Philippine Chemistry Congress
    • Place of Presentation
      Cebu, Philippine(招待講演)
    • Year and Date
      2011-04-13
  • [Book] Supramolecular Chemistry : From Molecules to Nanomaterials (Vol.2)2012

    • Author(s)
      Jun-ichi Kikuchi
    • Total Pages
      633-645
    • Publisher
      John Wiley & Sons
  • [Book] Advances in Biomimetics2011

    • Author(s)
      Jun-ichi Kikuchi
    • Total Pages
      231-250
    • Publisher
      InTech
  • [Book] ナノハイブリッド材料の開発と応用2011

    • Author(s)
      橋詰峰雄
    • Total Pages
      134-144
    • Publisher
      シーエムシー出版

URL: 

Published: 2013-06-26  

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