yrammuS 要概一川 尚広13Takahiro ICHIKAWA澤田 敏樹14Toshiki SAWADAGyroid構造膜を用いた透析カプセルの創成と変性タンパク質の高速再生への利用（2020採択）Development of microcapsules having gyroid nanostructured shells and their application to rapid-refolding field of enzymatic proteins (Project 2020)繊維状ウイルスからなる液晶性分離膜の創製とそれに基づくバイオマーカーの選択的捕捉（2020採択）Selective capture of biomarkers based on liquid crystalline separation membrane composed of filamentous virus (Project 2020)29Rep. Grant. Res., Asahi Glass Foundation (2022)水や低分子の基質のみをサイズ選択的に透過する膜を殻としたマイクロカプセルを開発できれば，カプセル内を酵素などの様々な高分子の機能場として活用できると考えた．このような膜の創成を目指し，重合性官能基を有する様々な自己組織性の両親媒性分子を設計・合成した．得られた分子の自己組織化挙動を酸の添加やイオン液体の添加により制御する手法を利用して制御し，得られた物質の液晶性を詳細に調べる中で，三次元ナノチャンネルを有する双連続キュービック液晶相を形成する分子設計に成功した．この分子を双連続キュービック液晶状態で重合すると，構造を保ったまま高分子化すると，三次元極小界面に沿って，親水的な経路を生む出すことがわかった．このような液晶性モノマーを殻としたマイクロカプセルの作製に挑戦した．We envision that, if we could develop microcapsules with a membrane that selectively permeates only water and small molecule substrates, the inside of the capsule could be used as a functional field for various macro-molecules, such as enzymes. Aiming at the creation of such a film, we designed and synthesized self-organiz-ing amphiphilic molecules having polymerizable functional groups. While investigating the self-assembling behavior and liquid-crystalline properties of the obtained molecule in detail, we succeeded in designing a molecule that forms a bicontinuous cubic liquid-crystalline phase with three-dimensional nanochannels. It was found that when this molecule is polymerized in a bicontinuous cubic liquid crystal state, polymerization while maintaining its structure produces a hydrophilic pathway along the three-dimensional minimal surface. We challenged the production of microcapsules using such liquid-crystalline monomers as shells.膜を用いた分離技術は，工学や環境，さらに医療といった様々な分野で欠かすことのできない技術の一つである．本研究では，夾雑環境の中から望みの分子のみを迅速に分離して回収・除去できるような，より高い付加価値をもつ分子選択的な分離膜の構築を目指し，繊維状ウイルスの一種であるM13ファージを素材として構築することを目的とした．ウイルスを不溶化して膜として利用するため，界面重合によりファージ膜を構築した．ファージ膜の特性を評価した結果，ファージが配向して密に集合化しており，その結果として小さな分画分子量をもつことがわかった．機能性ペプチドを導入したファージを用いて分子選択的な分離を検討した結果，イオンのような極めて小さなサイズであってもペプチドの分子認識に基づいて高選択的な分離が実現されることが明らかとなった．また，界面を利用した新たなファージの集合化手法も確率し，分離膜素材としてのファージの有用性を見出した．Membrane-based separation technology is one of the indispensable technologies in various fields such as en-gineering, environment, and medicine. In this study, to construct molecule-specific separation membrane, M13 bacteriophage, a type of filamentous viruses, was utilized as the components for membranes. To prepare M13 phage-based membranes, M13 phage was insolubilized using an interfacial polymerization technique. Characterization of the resultant membrane evidenced that the membrane was composed densely oriented M13 phage assemblies, resulting in a small molecular weight cut-off value. Using M13 phage modified with functional peptides, it was found that highly selective separation was achieved based on molecular recogni-tion capability of the peptides even at extremely small sized molecules such as ions.
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