Research and development of real-time microscopic analysis technique for investigating protein-aggregation process

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02608
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 29010:Applied physical properties-related
• Research Institution: Ibaraki National College of Technology
• Principal Investigator: WAKAMATSU Takashi 茨城工業高等専門学校, 国際創造工学科, 教授 (80220838)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 植 英規 福島工業高等専門学校, 電気電子システム工学科, 教授 (90586851) ; 尾形 慎 福島大学, 食農学類, 准教授 (10532666)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: タンパク質 / ナノ粒子 / 凝集体 / タンパク質凝集 / 相分離 / 光散乱 / リアルタイム分析 / 顕微分析

Outline of Final Research Achievements

We have developed a method and an apparatus for characterizing protein aggregation process by simultaneous measurements of static and dynamic light scattering at small angles, which enables to real-timely and microscopically measure the aggregation from dissolution state, and evaluated aggregation of polystyrene latex and lysozyme protein.
The demonstration shows that the diffusion-dominative aggregation for colloidal particles with electrolyte ions has a strong fluctuation in aggregate form, and reveals the aggregates are ununiformly grown in liquid with distributions of the size and the structure, as contrasted with reaction-dominative aggregation such ligand combination.

Free Research Field

応用物性

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

タンパク質凝集体の分析評価は、抗体診断薬や治療薬等のバイオ医薬品をはじめ、化粧品や機能性食品等の分野における研究開発で非常に重要であるが、タンパク質凝集体は温度や溶液条件などの外的・内的要因に敏感で不安定であるがゆえに、サブミクロンスケールにおける凝集体の分析評価法は未だ確立されていない。
本研究では、前方静的光散乱と前方動的光散乱を同時に瞬時計測(前方散乱光の動画撮影)してタンパク質等のコロイドの凝集体形成をリアルタイムで分析できる基盤技術を開発し、典型的なコロイドの凝集化プロセスを明らかにした。