動的応答性と光機能を有するナノゲルの構築とバイオイメージング

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細胞はその表層である細胞膜上において、外部の化学的・力学的環境を認識している。本研究では、特定の細胞と周囲の環境との間に働いている「力」を可視化・定量するための「蛍光メカノセンサー」を開発し、細胞の力学応答のメカニズムを明らかにすることを目的とする。申請者はピレン・クマリンなどの蛍光色素を親水性多糖であるプルランや親水性高分子であるポリビニルアルコール(PVA)に修飾したポリマーライブラリーを作成した。スクリーニングの結果、得られたナノ粒子の一部は、分子内での色素同士の会合により吸収及び蛍光強度の変化や波長変化といった分光学的性質の変化を発現した。また、本研究では蛍光メカノセンサーの基盤材料として、金ナノ粒子が有用であると考えられたため、金ナノ粒子の専門家である米国マサチューセッツ大学のVincent M. Rotello教授の研究室に訪問し、共同研究を行った。金ナノ粒子を用いた材料では力学応答の発現には至っていないが、金ナノ粒子と蛍光タンパク質及び共役ポリマーをハイブリッドすることで、蛍光変化により細胞の状態変化をモニターすることのできるシステムを構築することができた。これにより、がん細胞の中で少数存在し、転移や薬剤耐性といった悪性化に寄与するがん幹細胞を通常のがん細胞と見分けることが可能となった。今後これらの材料に関して改良をすすめることで、細胞に働いている力や、細胞の状態を可視化するツールが開発できると期待される。