36有馬 祐介23Yusuke ARIMA許 岩24Yan XU貝の接着機構を模倣した医療材料コーティング技術の開発(2014年採択)Mussel-inspired polymer coatings for biomedical application(Project 2014)ナノチャネルナノアレイ（NcNa）新規技術を用いた超高感度かつ超微量イムノアッセイの開発(2014年採択)Development of ultrasensitive immunoassays with a novel nanochannel nanoarray (NcNa) technology capable of handling samples of ultrasmall volumes(Project 2014)本研究では，様々な材料に対して修飾でき，望まぬ生体反応を長期間起こさないコーティング材の開発を目指した．酵素などへの分解耐性が報告されているペプチド類似体（ペプトイド）を基本骨格とし，イガイ足糸の接着に重要な役割を果たしているカテコール基を基材との接着部位とするカテコール含有ペプトイドを用いた．様々な側鎖のカテコール含有ペプトイドで修飾した金または酸化チタン表面をヒト血清と暴露させたところ，血中生体反応の一つである補体系の活性化が見られ，活性化の程度は広く用いられるポリエチレングリコール（PEG）と同程度であることが分かった．また，下地材料によってカテコール含有ペプトイドの吸着形態が異なることが示唆された．このことから，下地材料との相互作用をさらに低減するペプトイド側鎖のスクリーニングが必要であると考えられる．The aim of this study is to develop coating materials, which allow for modification of a variety of materials and then lead to long-term suppression of undesirable biological responses. We employed polypeptoids carry-ing different side chains, taking advantage of its resistance to enzymatic degradation. The polymers were im-mobilized via catechol-carrying peptide anchor inspired from mussel-adhesive proteins. Exposure of gold or titanium oxide modified with polypeptoids to human serum led to activation of the complement system com-parable to gold modified with end-thiolated poly(ethylene glycol). The result also suggested that difference in conformation of adsorbed polypeptide among materials to be modified. These findings indicate the need for screening of polypeptoid side chain which minimizes interactions with both materials to be modified and se-rum proteins.本研究では，ナノチャネル技術とマイクロアレイ技術とを融合したNcNa新規技術を用いて，ポアソン分布理論によるタンパク質１分子捕獲，ナノ空間の粘度増加による分子拡散抑制の特異性による１分子検出，信号２値化による計測を組み合わせたブレークスルーとなる方法で，これまで不可能であった，ピコリットル（pL = 10-12）の超微量サンプル中における目的タンパク質を１分子感度で検出できるイムノアッセイの開発を達成した．本研究で開発した新しいイムノアッセイ法は１細胞オミクス解析ツールの開発や１細胞レベルでの新しいがんやウイルス感染など疾病の超早期診断法の開発に貢献できると期待される．In this study, a new array technology was developed by the integration of nanochannel technology and mi-croarray technology. This new array technology is referred to as nanochannel nanoarray (NcNa) technology. The NcNa technology works on a principle based on three steps comprising single molecule capture by Pois-son distribution theory, single molecule detection taking advantage of unusual properties of liquids confined in nanospace, and molecule counting after binarization of detected signals. By using the NcNa technology, a new immunoassay method allowing single molecule detection of targeted proteins in samples with ultra-small volumes of the picoliter (pL = 10-12) level was achieved for the first time. We believe that the newly devel-oped immunoassay method using the NcNa technology will contribute to the development of tools for single
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