バイオナノ粒子による炭素材料中の欠陥探査と定量化のための研究

利用生物纳米颗粒进行碳材料缺陷检测和定量研究

• 批准号: 21K04831
• 负责人: 岩堀 健治
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04831/
• 关键词: カーボンナノチューブ; 結合ペプチド; フェリチンタンパク質; 遺伝子変異タンパク質; QCM; 炭素欠陥; バイオナノ粒子; 炭素材料欠陥

昨年度までに、カーボンナノチューブ表面に選択的に結合すると予想される 3 種類の 10 ～15 残基のカーボンナノチューブ結合候補ペプチドをデザインし人工合成を行った。これらの候補ペプチドの結合力の差違について、電子顕微鏡の観察をしやすくするため、直径 12 nm の球殻状タンパク質（フェリチンタンパク質）の外殻表面に突出した N 末端アミノ酸配列部分に合成した候補ペプチドを修飾したCNT 結合バイオナノ粒子 (DS-BNPs) の作製を行い、電子顕微鏡を用いてカーボンナノチューブとの結合状態の観察行った。その結果、候補ペプチド A については結合している部分と結合していない部分が観察されたが、その他のペプチドについてはそれほど差違が見られなかった。この電子顕微鏡を用いた方法により、各候補ペプチドの結合についてはある程度、観察出来るようになったが時間と手間がかかるため、より迅速、簡便にペプチドの結合を判断できるよう、水晶振動子 (QCM) による結合力測定プロセスの確立も進めた。当初の計画では市販のカーボン蒸着済の QCM 電極を購入し、これを改良して実験を進める予定であったが、残念ながら生産中止となったため、スパッタ処理によりQCM の Au 電極の上にスパッタ処理を行い、カーボン QCM 電極の作製を行った。当初はこの作製がうまくいかなかったが、作製条件等の検討によりカーボン QCM 電極作製が可能となった。さらに、作製した電極を用いてフェリチンタンパク質の吸着測定にも成功した。今後、このカーボン QCM 電極と測定システムを用いてカーボン結合ペプチドの吸着力を迅速に測定するための方法を検討すると共に、候補であるペプチドの結合力の比較と新規ペプチドの取得を進める予定である。

直到去年，我们设计并人工合成了三种类型的10-15残基碳纳米管结合候选肽，有望选择性地与碳纳米管表面结合。为了使用电子显微镜方便地观察这些候选肽结合强度的差异，我们将候选肽合成到直径为我们制备了碳纳米管修饰的CNT键合生物纳米粒子（DS-BNP），并使用电子显微镜观察了它们与碳纳米管的键合状态。结果，对于候选肽A，观察到结合和未结合部分，但对于其他肽没有观察到显着差异。虽然这种使用电子显微镜的方法在一定程度上使得观察每个候选肽的结合成为可能，但它既费时又费力），我们还着手建立了键强度测量过程。原本的计划是购买市售的带有碳气相沉积的QCM电极，对其进行改进，并进行实验，但不幸的是停产了，因此在QCM的Au电极上进行了溅射，并使用碳QCM电极制作了碳QCM电极。以下步骤。最初，这种制造进展并不顺利，但在研究了制造条件后，制造碳 QCM 电极成为可能。此外，我们成功地使用制作的电极测量了铁蛋白的吸附。未来，我们计划使用这种碳QCM电极和测量系统来研究快速测量碳结合肽的吸附力的方法，以及比较候选肽的结合力并获得新的肽。