原子間力顕微鏡を用いたナノ粒子の細胞への取り込みに関する研究

ナノ粒子の主成分は元素状炭素と高級アルカンなどの有機炭素からなることが、報告されている。本研究において、模擬的肺表面層の作成を行い、自動車排気ガスに多く含有されるアルカン成分の肺表面層への影響を、肺表面圧測定装置、及び原子間力顕微鏡を用いて分析を行った。肺表面は、1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine(DPPC)を主成分とする肺界面活性物質に覆われていることが知られている。そこで、肺表面層の模擬的モデルとして、Langumuir-Blodgett(LB)法にてDPPCの展開単分子膜を作成した。DPPCの展開単分子膜をマイカ上に積層し、膜の形状を原子間力顕微鏡を用いて観察した結果、厚さ1〜2ナノメートルの単分子膜を作成できたことより、模擬的な肺表面層モデルとして実験に使えることを確認した。次に、自動車排気ガスに多く含有されるアルカンをDPPCのクロロホルム溶液に溶解させ、表面積-圧曲線を表面圧測定装置にて測定した。その結果、アルカンを添加することによって、DPPCだけでは見られない相転移の現象が見られた。この相転移はアルカンの濃度を増加させると、より低い表面圧で起こっていた。また、その形状を原子間力顕微鏡にて観察した結果、トローフの面積圧縮により、広がっていたアルカンの凝集体が次第に集まり、相転移後は凝集体としてではなく、一面に溶けたような面として存在することがわかった。形状像の解析の結果、約2ナノメートルの厚さであった単分子膜は、相転移後には約1.5ナノメートルの厚さに変化したことがわかった。マウスから採取した肺サーファクタント成分では、アルカンの添加により、単分子膜の圧縮性が増加した。以上の結果より、アルカンが肺表面膜の安定性を減少させることが明かとなった。排気ガス中に含有されるアルカンが、肺表面層に沈着したときに、肺表面層の表面張力を変化させることにより、肺の機能を損なう可能性が示唆された。

ナノ粒子の主成分は元素状炭素と高級アルカンなどの有機炭素からなることが、報告されている。本研究において、模擬的肺表面層の作成を行い、自動車排気ガスに多く含有されるアルカン成分の肺表面層への影響を、肺表面圧測定装置、及び原子間力顕微鏡を用いて分析を行った。肺表面は、1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine(DPPC)を主成分とする肺界面活性物質に覆われていることが知られている。そこで、肺表面層の模擬的モデルとして、Langumuir-Blodgett(LB)法にてDPPCの展開単分子膜を作成した。DPPCの展開単分子膜をマイカ上に積層し、膜の形状を原子間力顕微鏡を用いて観察した結果、厚さ1〜2ナノメートルの単分子膜を作成できたことより、模擬的な肺表面層モデルとして実験に使えることを確認した。次に、自動車排気ガスに多く含有されるアルカンをDPPCのクロロホルム溶液に溶解させ、表面積-圧曲線を表面圧測定装置にて測定した。その結果、アルカンを添加することによって、DPPCだけでは見られない相転移の現象が見られた。この相転移はアルカンの濃度を増加させると、より低い表面圧で起こっていた。また、その形状を原子間力顕微鏡にて観察した結果、トローフの面積圧縮により、広がっていたアルカンの凝集体が次第に集まり、相転移後は凝集体としてではなく、一面に溶けたような面として存在することがわかった。形状像の解析の結果、約2ナノメートルの厚さであった単分子膜は、相転移後には約1.5ナノメートルの厚さに変化したことがわかった。マウスから採取した肺サーファクタント成分では、アルカンの添加により、単分子膜の圧縮性が増加した。以上の結果より、アルカンが肺表面膜の安定性を減少させることが明かとなった。排気ガス中に含有されるアルカンが、肺表面層に沈着したときに、肺表面層の表面張力を変化させることにより、肺の機能を損なう可能性が示唆された。