マイクロ/ナノ空間の電気化学的pH制御技術の開発と細胞内ATP合成制御への応用
【研究キーワード】
バイオプロトニクス / ATP合成 / pH制御 / バイオインターフェイス / ミトコンドリア / ATP合成酵素 / 電気化学計測 / 導電性高分子 / ｐH制御
【研究成果の概要】
本研究では，研究者らがこれまでに開発してきた水素イオンと親和性の高い有機Protode電極を利用し，その近傍に好熱菌由来ATP合成酵素を含むリポソーム，あるいは，ATP合成活性の高いブタ心臓由来の心筋細胞中ミトコンドリアを設置することで，ATP合成酵素によるATP合成機能を包括的に評価し(酵素分子レベルから細胞内レベルにおいて理解)，デバイスによってプロトン駆動力を制御し、ひいてはATP合成を制御できるインタラクティブバイオ界面を構築することを研究目的とする．
上記課題は，4年で完成させる計画を立てており，初年度(2019年度)においては，申請者が独自開発したpH制御有機電極のマイクロパターニングおよび性能向上に取り組む．2019－2020年度においては，マイクロ有機電極上に研究分担者が独自開発したATP合成酵素を含む脂質二分子膜を形成し，ナノ間隙内pHを電気化学的に制御することでATP合成制御を実現させる．2021－2022年度において，櫛型マイクロ有機電極上で細胞を培養し，プロトン刺激によってマイクロスケールの細胞内ミトコンドリアからのATP合成を制御することで，完成させる。
2021年度において、以下に示す3項目の開発に成功した。2.1電気化学式pH制御による細胞膜ATP合成酵素機能の制御：①電気化学式pH制御電極上への脂質二分子膜のベシクル展開，②ATP合成酵素機能のプロトン計測および刺激制御，3.1電気化学式pH制御による細胞内ATP合成制御：①電気化学式pH制御電極上への細胞接着，②細胞内ミトコンドリアにおけるPH制御，③細胞内pH制御による機能解析
【研究代表者】
【研究分担者】 |
| 太田 善浩 | 東京農工大学 | 工学(系)研究科(研究院) | 准教授 | (Kakenデータベース) |
| 三留 規誉 | 常葉大学 | 教育学部 | 准教授 | (Kakenデータベース) |
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【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31
【配分額】17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)