生体アミノ酸分子からリポソームまでと金属ナノ粒子との間に生じる反応機構の解明

本研究の目的は、分散剤を使用せずに水環境下で高分散に存在するAuナノ粒子(AuNPs)を作製し、そのNPsと生体アミノ酸分子やたんぱく質、リン脂質から成るリポソームとの吸着反応を解明することである。さらに、ミクロスコピックな視点から、細胞とナノ粒子間に生じる反応モデルの提案を実施する。生体細胞膜モデルとして、リン脂質のフォスファチジルコリン(PC)でリポソームを作製し、NPsと水環境下で吸着反応を促した。リン脂質は相転移温度以上でフリップ－フロップが生じると報告されているため、PCリポソームの存在する溶媒の温度が相転移温度以上になるとNPsがリポソームの内側に取り込まれると考えた。しかし、透過型電子顕微鏡観察の結果から、相転移温度による変化はなく、NPsはリポソームの外側に吸着したままであることが分かった。また、シンクロトロン光を用いた小角散乱測定から、水環境下において、時間経過とともにリポソームの周りにNPsが吸着する反応が示唆された。続いて、昨年度の報告で、PCリポソームの外側に吸着したNPsの周りにはPCから成る膜が存在すると述べたが、この膜は、PCの疎水基同士の分子間力により秩序立っていることをシンクロトロン光による赤外顕微分光測定から明らかにした。さらに、複数の生体分子が共存する環境での分子吸着反応として、水環境下でNPs表面にPCを吸着させた後にシステインとも反応させた。先述したように、PCはNPs表面で秩序立った膜を形成するため、システインはPC膜で覆われたNPs表面には吸着しにくいという結果を硫黄K吸収端近傍X線吸収微細構造測定から解明した。以上より、分散剤等で表面が覆われていないAuNPsは細胞とも吸着反応を生じやすいと考えられる。生体内にNPsを投与する場合はこのような吸着反応を生じにくくするために、不活性な材料などでNPs表面を覆うことが重要と考える。

本研究の目的は、分散剤を使用せずに水環境下で高分散に存在するAuナノ粒子(AuNPs)を作製し、そのNPsと生体アミノ酸分子やたんぱく質、リン脂質から成るリポソームとの吸着反応を解明することである。さらに、ミクロスコピックな視点から、細胞とナノ粒子間に生じる反応モデルの提案を実施する。生体細胞膜モデルとして、リン脂質のフォスファチジルコリン(PC)でリポソームを作製し、NPsと水環境下で吸着反応を促した。リン脂質は相転移温度以上でフリップ－フロップが生じると報告されているため、PCリポソームの存在する溶媒の温度が相転移温度以上になるとNPsがリポソームの内側に取り込まれると考えた。しかし、透過型電子顕微鏡観察の結果から、相転移温度による変化はなく、NPsはリポソームの外側に吸着したままであることが分かった。また、シンクロトロン光を用いた小角散乱測定から、水環境下において、時間経過とともにリポソームの周りにNPsが吸着する反応が示唆された。続いて、昨年度の報告で、PCリポソームの外側に吸着したNPsの周りにはPCから成る膜が存在すると述べたが、この膜は、PCの疎水基同士の分子間力により秩序立っていることをシンクロトロン光による赤外顕微分光測定から明らかにした。さらに、複数の生体分子が共存する環境での分子吸着反応として、水環境下でNPs表面にPCを吸着させた後にシステインとも反応させた。先述したように、PCはNPs表面で秩序立った膜を形成するため、システインはPC膜で覆われたNPs表面には吸着しにくいという結果を硫黄K吸収端近傍X線吸収微細構造測定から解明した。以上より、分散剤等で表面が覆われていないAuNPsは細胞とも吸着反応を生じやすいと考えられる。生体内にNPsを投与する場合はこのような吸着反応を生じにくくするために、不活性な材料などでNPs表面を覆うことが重要と考える。