水分散性シリコン量子ドットのバイオフォトニクス応用に関する研究

本年度は生体親和性を有する発光材料である水分散性シリコン量子ドットコロイドのバイオ応用を目的として研究を行い、その応用展開として以下の2点に関する研究を行い、その有用性を実証した。1点目のシリコン量子ドットシェルを有する銀ナノ粒子に関する研究では、従来のシェルをもたない銀ナノ粒子の低安定性という課題克服にむけ、その表面をシリコン量子ドットによる層で被覆した。特に、シリコン量子ドット層の膜厚と銀ナノ粒子の粒径を独立して高精度に制御するプロセスを確立することで、シリコン量子ドットによるシェルの層の膜厚が抗菌力に与える影響に関して定量的に評価した。作製したナノ粒子のコロイド溶液を用いて作製したフィルムに関して、大腸菌を用いてZone of Inhibition Testにより抗菌力評価を行った。その結果、シリコン量子ドットシェルをもたない銀ナノ粒子は抗菌作用が失活したのに対し、シェルを有するものは抗菌力を保持することがわかった。また、抗菌力はシリコン量子ドットによるシェルの膜厚に強く依存し、薄いシェルを有する銀ナノ粒子の方が抗菌力が高いことが分かった。2点目のシリコン量子ドットとタンパク質の相互作用による研究では、その相互作用により生じるプロテインコロナの構造評価を行った。粒径を高精度に制御し作製したシリコン量子ドット(直径4 nm, 7 nm)と異なる濃度のタンパク質を混合し、基礎物性評価を行った。その結果、タンパク質との混合により、シリコン量子ドットの水溶媒分散性は低下しないことがわかった。構造評価を電子顕微鏡と動的光散乱法により行った結果、形成されるプロテインコロナの粒径はシリコン量子ドットの直径に依存することがわかり、直径が4 nmでは最大で15 nmのプロテインコロナであるのに対し、直径が7 nmでは最大で50 nm以上のプロテインコロナが形成されることがわかった。

本年度は生体親和性を有する発光材料である水分散性シリコン量子ドットコロイドのバイオ応用を目的として研究を行い、その応用展開として以下の2点に関する研究を行い、その有用性を実証した。1点目のシリコン量子ドットシェルを有する銀ナノ粒子に関する研究では、従来のシェルをもたない銀ナノ粒子の低安定性という課題克服にむけ、その表面をシリコン量子ドットによる層で被覆した。特に、シリコン量子ドット層の膜厚と銀ナノ粒子の粒径を独立して高精度に制御するプロセスを確立することで、シリコン量子ドットによるシェルの層の膜厚が抗菌力に与える影響に関して定量的に評価した。作製したナノ粒子のコロイド溶液を用いて作製したフィルムに関して、大腸菌を用いてZone of Inhibition Testにより抗菌力評価を行った。その結果、シリコン量子ドットシェルをもたない銀ナノ粒子は抗菌作用が失活したのに対し、シェルを有するものは抗菌力を保持することがわかった。また、抗菌力はシリコン量子ドットによるシェルの膜厚に強く依存し、薄いシェルを有する銀ナノ粒子の方が抗菌力が高いことが分かった。2点目のシリコン量子ドットとタンパク質の相互作用による研究では、その相互作用により生じるプロテインコロナの構造評価を行った。粒径を高精度に制御し作製したシリコン量子ドット(直径4 nm, 7 nm)と異なる濃度のタンパク質を混合し、基礎物性評価を行った。その結果、タンパク質との混合により、シリコン量子ドットの水溶媒分散性は低下しないことがわかった。構造評価を電子顕微鏡と動的光散乱法により行った結果、形成されるプロテインコロナの粒径はシリコン量子ドットの直径に依存することがわかり、直径が4 nmでは最大で15 nmのプロテインコロナであるのに対し、直径が7 nmでは最大で50 nm以上のプロテインコロナが形成されることがわかった。