自己組織化高分子単分子膜による金表面の二次元構造制御とタンパク質の表面認識挙動

本研究では、種々の表面特性を有する有機シラン単分子膜表面へのγ-グロブリン(lgG:等電点、pl=6.4-9.0)の吸着挙動を表面プラズモン共鳴(SPR)および原子間力顕微鏡(AFM)観察に基づき検討し、材料表面-タンパク質間の相互作用機構を解明することを目的とする。オクタデシルトリクロロシラン(OTS)、パーフルオロオクチルエチルトリクロロシラン(FOETS)はラングミュアー・ブロジェット法により調製した。SPR測定によりlgGは、各単分子膜の表面に接触後、直ちに吸着し、10分程度で吸着平衡に達することが明らかになった。pH=4.7の場合には、pH=7.5の場合と比較して各単分子膜表面へのlgGの吸着量が低下した。lgGの等電点近傍のpH=7.5の場合、lgGは電気的に中性であり、単分子膜表面へ密に吸着することができるため、高い吸着量を示すのに対し、等電点以下のpH=4.7の場合、lgG分子は正に帯電していることから、既に吸着しているlgGとの静電反発によりpH=7.5の場合と比較してlgGの吸着量が低下したと考えられる。表面自由エネルギーの異なる相分離構造を有する(OTS/FOETS)混合単分子膜表面へのlgGの吸着状態を検討するため、AFM観察を行った。pH=7.5の場合、lgGはOTS、FOETS両相に吸着したのに対し、pH=4.7では、lgGはマトリクスであるFOETS相へ選択吸着した。pH=4.7で選択吸着が観察されたのは、OTSおよびFOETS相の表面自由エネルギーの差と静電反発に起因すると考えられる。すなわち、OTS相と比較して、lgG溶液との界面自由エネルギーがより大きいFOETS相へlgGが吸着した方が系の界面自由エネルギーの極小化の観点から有利であること、さらに吸着条件がlgGの等電点以上であることからFOETS相に吸着したlgGと溶液中のlgGの間に静電反発が起こるためと考えられる。

本研究では、種々の表面特性を有する有機シラン単分子膜表面へのγ-グロブリン(lgG:等電点、pl=6.4-9.0)の吸着挙動を表面プラズモン共鳴(SPR)および原子間力顕微鏡(AFM)観察に基づき検討し、材料表面-タンパク質間の相互作用機構を解明することを目的とする。オクタデシルトリクロロシラン(OTS)、パーフルオロオクチルエチルトリクロロシラン(FOETS)はラングミュアー・ブロジェット法により調製した。SPR測定によりlgGは、各単分子膜の表面に接触後、直ちに吸着し、10分程度で吸着平衡に達することが明らかになった。pH=4.7の場合には、pH=7.5の場合と比較して各単分子膜表面へのlgGの吸着量が低下した。lgGの等電点近傍のpH=7.5の場合、lgGは電気的に中性であり、単分子膜表面へ密に吸着することができるため、高い吸着量を示すのに対し、等電点以下のpH=4.7の場合、lgG分子は正に帯電していることから、既に吸着しているlgGとの静電反発によりpH=7.5の場合と比較してlgGの吸着量が低下したと考えられる。表面自由エネルギーの異なる相分離構造を有する(OTS/FOETS)混合単分子膜表面へのlgGの吸着状態を検討するため、AFM観察を行った。pH=7.5の場合、lgGはOTS、FOETS両相に吸着したのに対し、pH=4.7では、lgGはマトリクスであるFOETS相へ選択吸着した。pH=4.7で選択吸着が観察されたのは、OTSおよびFOETS相の表面自由エネルギーの差と静電反発に起因すると考えられる。すなわち、OTS相と比較して、lgG溶液との界面自由エネルギーがより大きいFOETS相へlgGが吸着した方が系の界面自由エネルギーの極小化の観点から有利であること、さらに吸着条件がlgGの等電点以上であることからFOETS相に吸着したlgGと溶液中のlgGの間に静電反発が起こるためと考えられる。