2022 Fiscal Year Annual Research Report

無機ナノ粒子と両親媒性ポリペプチドの液相自己組織化による粒子精密配列

Research Project

Project/Area Number	22H02165
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	鳴瀧彩絵名古屋大学, 工学研究科, 教授 (10508203)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	高橋倫太郎名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10794125)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords	ナノ粒子 / ポリペプチド / 自己組織化 / 粒子配列
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、無機ナノ粒子と両親媒性ポリペプチドの協奏的自己組織化を利用して、水を溶媒とする液相から、構造単分散性にすぐれるナノ粒子配列体のコロイドを得る手法を開拓する。 2022年度は、親水部と疎水部の鎖長が異なる３種類の両親媒性ブロックエラスチン類似ポリペプチド(bELP)を遺伝子工学的に作製した。これらの親水部および疎水部の残基数は、bELP1: 245および301, bELP2: 250および600, bELP3: 500および600である。これらを平均粒径15nmのシリカナノ粒子と水中で混合し、1日後に基板へスピンコートした後、走査型電子顕微鏡で観察した。全てのブロックポリペプチドの存在下で、ナノ粒子が集合して直径100nm以下のクラスターを形成している様子が観察された。bELP1およびbELP2では、ナノ粒子がリング状および金平糖状に集合し、より親水部の長いbELP2において自己集合体の構造単分散性が向上した。最も長鎖のbELP3では、得られる集合体の大部分が金平糖状であった。動的光散乱法において、ポリペプチドのミセルサイズはbELP3 (87 nm)＞bELP2 (58 nm) であったことから、bELP3では粒子を取り込める空間がより大きく、立体的な粒子集合体が得られやすかったと考えられる。さらに、ポリプロピレンオキシドとポリエチレンオキシドのブロック共重合体の存在下で形成するシリカナノ粒子自己集合体の液相中での構造を、小角X線散乱法および小角中性子散乱法で詳細に解析し、液相中での高分子／ナノ粒子集合構造を初めて明らかにした。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason ポリペプチドの遺伝子工学的合成に成功し、粒子集合体の走査型電子顕微鏡による観察や小角X線散乱による構造解析を予定通り実施できた。金属ナノ粒子を集合させる条件を見出すには至らなかったが、一方で、計画にはなかった中性子散乱実験を実施し、無機ナノ粒子／高分子の液相中での複合構造を明らかにできた。
Strategy for Future Research Activity	bELP存在下で形成するシリカナノ粒子集合体について、乾燥後の集合体を透過型電子顕微鏡法で、液相中の集合体を小角X線散乱法で観察することによって詳細な構造解析を行い、クラスターに含まれる粒子個数の分布や、粒子配列におけるキラリティーの有無を確認する。金属ナノ粒子の配列体作製にも引き続き取り組むが、粒子配列に適した条件が見つからない場合は、誘電体ナノ粒子の配列制御の精度を高めて応用可能性を探る。