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阪大、光照射でゲルの集積をスイッチ制御できるシステムを開発

阪大、光照射でゲルの集積をスイッチ制御できるシステムを開発

ゲルの化学構造:ホストゲルに「アルファ-シクロデキストリン(CD)」を含むゲルと、ゲストゲルにアルファ-CDの穴にはまる「アゾベンゼン」を含むゲルを利用。

大阪大学大学院理学研究科の原田明教授らは、光照射により分子の形が変わる「ゲスト分子」と、そのゲスト分子と結合する「ホスト分子」をそれぞれ固定した別々のゲルに導入して、これらのゲルがホスト −ゲスト相互作用の強さに応じて特異的に接着し、紫外線を照射すると離れ、可視光線を照射すると再接着する材料集積システムを開発した。「生体内でも安全な材料だということと、水の中でも接着することでき、体外から光を照射することでコントロールできるという点からも、医療用途での問い合わせが既にいくつかある」と原田教授は語る。

阪大の研究チームでは、光照射でゲルの集積をオン・オフスイッチ制御できるシステムを構築するとともに、さらにホスト分子が光照射によって変化したゲスト分子の構造を認識して、相互作用のより強いホストとゲストの関係にある組み合わせに切り替わる(スイッチ)挙動を初めてマクロスケールで観察することに成功した。

生体系ではDNAにおける相補的な核酸塩基対形成や酵素による基質認識、抗原−抗体反応など、「分子認識」が重要な役割を果たしている。近年、分子認識 を利用して分子と分子を非共有結合でつなげることによりさまざまな超分子錯体が合成され、さらにこれらを自己集合させる研究が行われているが、これらの研究において形成される集合体は、分子の大きさであるナノメートルからマイクロメートルの極めて小さなものだった。これらの集合体は高倍率の顕微鏡を使わなければ見えないため、分子認識に基づいて手軽に使えるくらいの大きな自己組織体を作り出すことは、ナノテクノロジー分野において、分子を自己組織化さ せて機能性材料を創製する上で重要な課題だ。

目で直接見ることのできる大きさのレベルで「分子認識」の挙動を観察し、さらにこの「分子認識」を利用して大きな物体を接着させたり、ときには離したりできるシステムの実現が望まれていた中、今回、分子認識に基づいてミリメートルからセンチメートルに達するマクロスケールで構造体を自己組織化させる方法が生み出された形になる。

この手法により集積したゲルに刺激を与えてゲルを離したり、再接着させることができれば、さらに高度な構造制御と機能発現が可能になると予想される。

本研究成果は2012 年1 月3 日付けの英国科学雑誌「Nature Communications」に掲載された。

 

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