課題番号（Application Number）：S-16-NR-0004
利用形態（Type of Service）：共同研究
利用課題名（日本語） ：自己組織化材料界面における分子認識/分子変換/重合プロセスの構築
Program Title (English) ：Design of molecular recognition/conversion/polymerization process on self-assemblies
利用者名（日本語） ：島内 寿徳
Username (English) ：T. Shimanouchi
所属名（日本語） ：岡山大学大学院環境生命科学研究科
Affiliation (English) ：Graduate School of Environmental and Life Science、Okayama University

１．概要（Summary ）
界面活性剤や高分子の超分子集合体からなるソフト界面上に、金属触媒やペプチドなどの分子による機能空間を構築する。主にベシクル上に金属錯体やペプチド-金属錯体を自己組織化させ、界面物性により機能誘導を狙う。その動的制御原理を明らかにする。

２．実験（Experimental）
各種脂質組成で脂質薄膜を形成し、純水により高温にて水和し、光学顕微鏡で直接観察が可能なジャイアントベシクルを調製した。概ね粒径は10～30 mである。アニリンと西洋ペロキシダーゼ(HRP)とジャイアントベシクルを混合し、過酸化水素を添加することによりポリアニリン重合反応を開始させた。得られたポリアニリンの分子量をMALDI-TOFMSにより決定した。またリゾチウム(Lys)やアルツハイマー病由来アミロイドβペプチド(A, 分子量約4300)を粒径100nmのベシクルと共存させ、37℃においてアミロイド形成を開始した。得られたサンプルのTEM像を取得した。

３．結果と考察（Results and Discussion）
３．１．ベシクル/金属触媒複合体の微視的構造の直接観察
100 nm程度の粒径に調整したベシクルの微視的構造をcryo-TEMで観察した。どの脂質組成においても球状のベシクルが観察された。また金属触媒を配向させると，電子-richなドメインが見られた。これは膜の二次元相分離に起因することが分かった。このようなベシクル/金属触媒複合体をゲル担体に固定化することが可能であることを，cryo-TEMによる直接観察で確認できた。
３．２．ベシクル界面による分子認識/物質移動プロセスの評価
HRP，Lys，ならびにAを添加による，ベシクルからのcalceinの漏出挙動を検討した。すると，いずれのタンパク質やペプチドも，占有面積の増大(Aの正での増大)が見られ，膜に貫入を示唆していた。それに伴い，calcein漏出率や漏出速度(k)の増大が見られた(Fig.1(b))。したがって，ベシクル膜界面は何らかの形でタンパク質分子を認識し，その近傍での界面揺らぎを利用して，calceinの物質移動を制御していることが分かった。
３．３．重合反応制御
ベシクル/HRP複合体やベシクル/金属触媒複合体を用いてポリアニリンとポリ乳酸重合反応の制御の可能性を検討した。その結果，膜界面の揺らぎや金属触媒の2次元相分離特性を利用して，生成物の選択性や反応速度を制御可能であることを実証した。

Fig.1 (a) Schematic illustration on calcein release induced by proteins. (b) Relationship of k-A. Vesicle morphology in the absence and presence of proteins. Entries 1 – 12 are the lipid composition used in the paper (1) (S. Fukuma et al., Chem. Lett. 2017 in press).

４．その他・特記事項（Others）
特になし。
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) S. Fukuma, T. Shimanouchi, K. Hayashi, Y. Kimura, Calcein Leakage Behavior from Vesicles Induced by Protein-Vesicle Interaction: A Study by Surface Pressure-Area Isotherms, Chemistry Letters, in press
(2) 島内寿徳，福間早紀，木村幸敬，膜の動的特性を利用した分子認識/分子変換，膜，41, 244-249 (2016)
(3) 福間早紀，島内寿徳，木村幸敬, 化学工学会年会, 平成2９年３月７日.　(学会発表は他5件)
６．関連特許（Patent）
なし。