Materials surface design to inactivate coronaviruses by focusing on spike proteins

通过关注刺突蛋白来灭活冠状病毒的材料表面设计

• 批准号: 21H04603
• 负责人: 成島 尚之
• 金额: $ 25.63万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04603/
• 关键词: 抗ウイルス; スパイクタンパク質; 酸化チタン; 光触媒; チタン; 抗菌; 第一原理計算; コロナウイルス

令和4年度は以下の4項目に関して研究を遂行した。(a) 新型コロナウイルススパイクタンパク質の受容体結合部位を有する融合タンパク質（以下単に融合タンパク質）の定量方法の確立：融合タンパク質を定量するためには、TiO2表面から容易に溶液中に脱離するものと表面に強く吸着して溶液中に脱離しないものの両者を分析する必要があった。いずれの融合タンパク質も、定量分析自体はELISA法により行うことが可能であった。(b) 光照射に伴う融合タンパク質不活化挙動の把握：二段階熱酸化法により作製した炭素含有アナターゼ型TiO2膜表面に播種した融合タンパク質へ紫外光を照射したところ、回収される融合タンパク質の量が減少した。SiO2表面上では紫外光照射に伴う減少は観察されていないことから、TiO2の光触媒活性に伴う融合タンパク質不活化が強く示唆される。(c) 計算材料学的手法によるTiO2のバンドギャップの精密評価方法の確立：密度汎関数法を用いた平面波-擬ポテンシャル法電子状態計算プログラムVASPおよび全電子混合基底法を基礎とした第一原理計算プログラムTOMBOにより、炭素・窒素の熱力学的に安定な存在状態におけるルチル型TiO2のバンドギャップを評価した。その結果、炭素および窒素の添加によりルチル型TiO2のバンドギャップエネルギーは2.0 eV付近まで低下することが分かった。(d) スパッタリング法による窒素添加TiO2膜の作製：令和3年度に導入した反応性スパッタリング装置を用いて、窒素導入TiO2膜の作製に成功した。導入する窒素分圧を変化させることで窒素の化学状態が変化することを見出した。XPS分析より、プラズマガス中の窒素分圧上昇に伴い窒素の存在状態が酸素置換サイトから侵入型サイトへ変化することを示した。

In the fourth year of the Reiwa era, the following <s:1> 4 projects に related to て research を were carried out た た. (a) new コ ロ ナ ウ イ ル ス ス パ イ ク タ ン パ ク qualitative の with を let body combining parts have す る fusion タ ン パ ク mass (the following 単 に fusion タ ン パ ク qualitative) の の established quantitative method: Fusion タ ン パ ク qualitative quantitative す を る た め に は, TiO2 surface か ら に solution easily に from す る も の に strong く と surface sorption し て solution に from し な い も の の struck the を analysis す る necessary が あ っ た. The <s:1> ずれ <s:1> fuses the タ タ パ パ パ of the molar <e:1>, and the quantitative analysis of the autologous <s:1> ELISA method によ can make う とが とが とが possible であった. (b) light に with う fusion タ ン パ ク qualitative activation 挙 moved の grasp: 2 Duan Jie thermal acidification method に よ り cropping し た carbon containing ア ナ タ ー ゼ type TiO2 membrane surface に seeding し た fusion タ ン パ ク qualitative を へ uv light irradiation し た と こ ろ, hui 収 さ れ る fusion タ ン パ ク quality の quantity が reduce し た. Ultraviolet light on the surface of SiO2 で は に with う reduce は 観 examine さ れ て い な い こ と か ら, TiO2 の に photocatalytic activity with う fusion タ ン パ ク mass was no strong activation が く sucking さ れ る. (c) The techniques of computational materials science によるTiO2 <e:1> バ ドギャップ ドギャップ <s:1> precise evaluation 価 method <e:1> is established: Density masato method を with い た plane wave imaging ポ テ ン シ ャ ル electronic state method プ ロ グ ラ ム VASP お よ び full electronic mixed basal method based と を し た first principles calculation プ ロ グ ラ ム TOMBO に よ り element, carbon smothering の thermodynamics of に stable state な being に お け る ル チ ル type TiO2 の バ ン ド ギ ャ ッ プ を review 価 し た. そ の results, carbon お よ び smothering element の add に よ り ル チ ル type TiO2 の バ ン ド ギ ャ ッ プ エ ネ ル ギ ー は pay nearly 2.0 eV ま low で す る こ と が points か っ た. (d) ス パ ッ タ リ ン グ method に よ る smothering element: the adding TiO2 membrane の cropping make and 3 year に import し た anti 応 sex ス パ ッ タ リ ン を グ device with い て, smothering import TiO2 membrane の cropping に successful し た. The process of introducing する nitrine pressure を changes させる <s:1> とで nitrine <s:1> chemical state が changes する する とを とを reveals た. XPS analysis よ り, プ ラ ズ マ ガ ス の in smothering element points 圧 rise に with い の state が acid element being smothering element displacement サ イ ト か ら inasieness サ イ ト へ variations change す る こ と を shown し た.

项目成果

日本チタン協会70周年記念誌

日本钛协会70周年纪念杂志

• 发表时间: 2023
• 作者: Porta Francesco Della;Heima Akira;Shinohara Yuri;Akamine Hiroshi;Nishida Minoru;Inamura Tomonari;成島尚之
• 通讯作者: 成島尚之

チタンの基礎と応用

钛的基础知识和应用

• 发表时间: 2023
• 作者: 江口恭平;村上倫理;龍輝優;王斗艶;富田健太郎;浪平隆男;竹田修，岡部徹 (分担執筆)
• 通讯作者: 竹田修，岡部徹 (分担執筆)

新型コロナウイルススパイクタンパク質の不活化評価法の確立

新型冠状病毒刺突蛋白灭活评价方法的建立

• 发表时间: 2023
• 作者: 古泉隆佑;井越翔太;上田恭介;伊藤甲雄;小笠原康悦;成島尚之
• 通讯作者: 成島尚之

TiO2膜の光触媒活性を利用したチタン表面の抗菌機能化

利用TiO2薄膜的光催化活性对钛表面进行抗菌功能化

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuichi Saito;Fumio Sugaya;Shintaro Inoue;Pongsathorn Raksincharoensak;Hideo Inoue,;成島 尚之
• 通讯作者: 成島 尚之

Preparation of bioactive glass layers on NaOH-treated Ti substrates via sol-gel dip coating method

溶胶-凝胶浸涂法在 NaOH 处理的 Ti 基底上制备生物活性玻璃层

• 发表时间: 2022
• 作者: Alexander Samuel;Kyosuke Ueda;Takayuki Narushima
• 通讯作者: Takayuki Narushima