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

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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。