ナノ配向集積化による多糖分子構造膜の界面機能設計

纳米定向集成多糖分子结构膜的界面功能设计

基本信息

批准号：
07J08729
负责人：
横田慎吾
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J08729/
关键词：
セルロース構造性多糖ナノ薄膜自己組織化バイオインターフェース金ナノ粒子アミン-N-オキシド in situ糖鎖修飾自己組織化膜分子鎖ベクトル制御還元末端修飾 NMMO系溶剤ナノ構造薄膜細胞培養界面相互作用

项目摘要

これまでに、セルロース系多糖の分子鎖ベクトルを制御した多糖分子自己組織化膜(SAM)の構造構築に成功した。本年度は主に、(1)各種多糖分子SAMのバイオインターフェース機能と、(2)造膜手法を金ナノ粒子に応用した新規糖鎖系ナノマテリアルの創出、について検討した。(1)近年、細胞工学分野において、動物細胞培養基材の表面組成・ナノ構造と細胞応答性との相関が注目されている。本研究では、構成多糖や分子配向状態等を制御した多糖膜の細胞培養特性を検討した。セルロース膜上でラット肝細胞を培養した結果、セルロースSAM(平行鎖)には良好に細胞が接着したが、再生セルロース膜(逆平行鎖)では細胞がほとんど接着しなかった。つまり、同一組成の膜においても、その分子配向状態の差異が細胞応答性に深く関与するという新知見を得た。また、メチルセルロースとヒドロキシエチルセルロースからなるSAMについては、前者では極めて良好な接着・増殖性が示され、後者では全く細胞が接着しなかった。すなわち、膜構成多糖の側鎖修飾により、膜の生体機能を容易に制御可能であった。(2)特異な光学特性を示す金ナノ粒子(GNP)は、糖鎖等の機能分子との複合化によるバイオセンサーへの応用が期待されている。一般にGNPは、Au錯イオン溶液に還元剤を外添することで得られるが、溶媒溶解性の低いセルロースは複合化の対象になり得なかった。しかし本研究では、セルロース溶剤のN-メチルモルフォリン-N-オキシド溶液にHAuCl_4水溶液を滴下するだけでGNPが生成することを見出した。この新規合成法により、セルロースによるGNPのin situ修飾が可能となった。得られたセルロースーGNP複合体は、修飾セルロースの鎖長を制御することで、GNP表面で部分的に平行鎖結晶を構築可能であったことから、今後、セルロースのナノ構造化特性を活かした糖鎖系ナノマテリアルの機能創出に期待が持たれる。

到目前为止，我们成功地构建了多糖分子自组装膜（SAM）的结构，该膜控制了纤维素多糖的分子链载体。今年，我们主要研究了（1）各种多糖分子SAM的生物界面功能，以及（2）使用膜形成方法来创建新型的糖链纳米材料。（1）近年来，动物细胞培养物底物的表面组成与纳米结构之间的相关性与细胞反应能力一直吸引了细胞工程领域的关注。在这项研究中，我们研究了控制组成型多糖和分子取向态的多糖膜的细胞培养特征。由于在纤维素膜上培养大鼠肝细胞的结果，细胞非常粘附在纤维素SAM（平行链）上，但几乎没有粘附在再生纤维素膜（反平行链）上的细胞。换句话说，我们已经获得了新的知识，即即使在同一组成的膜中，分子取向状态的差异也深深涉及细胞反应能力。此外，对于由甲基纤维素和羟基纤维素制成的SAM，前者显示出非常好的粘附和增殖，而后者根本没有细胞粘附。也就是说，膜的生物学功能可以通过膜固定多糖的侧链修饰很容易控制。（2）预计表现出独特光学特性的金纳米颗粒（GNP）通过将它们与功能分子（例如糖链）复杂化来应用于生物传感器。通常，可以通过将还原剂添加到AU复合离子溶液中来获得GNP，但是不能偶联具有低溶剂溶解度的纤维素。但是，在这项研究中，我们发现GNP仅通过将Haucl_4水溶液滴入纤维素溶剂N-甲基 - 甲基酚N-氧化溶液中而产生。这种新型的合成方法使纤维素能够原位修改GNP。所得的纤维素-GNP复合物能够通过控制修饰的纤维素的链长，可以在GNP的表面部分构建部分平行的链晶体，并且希望能够利用将来利用糖果纳米材料的功能创建功能。