高井研究室 | 東京大学大学院工学系研究科　バイオエンジニアリング専攻／マテリアル工学専攻

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研究テーマ

がんマーカーやウィルス、ホルモンといった極微量生体関連物質を高感度、迅速に診断することで、疾病の早期診断が可能となり予防医療につながる。本研究では、バイオセンサーの高感度化を目指し、ノイズの低減、シグナルの向上を同時に実現する分子認識バイオインターフェースを創製することを目的としている。

１）ナノ粒子、ナノファイバーを用いたバイオセンサーの高感度化

生体分子の非特異的吸着を抑制する生体親和性に優れた高分子によりナノ構造体を形成し、ノイズの低減、固定化量の増大による感度の向上を目指す。

２）バイオインターフェースの精密合成による抗体の配向制御とアフィニティ向上

バイオ分子の構造を制御して固定するバイオインターフェースの創製を行い、バイオインターフェースの機能と分子認識能を制御し、アフィニティの向上を目指す。

極微量サンプルで迅速なタンパク質や細胞の分析を実現するためには、マイクロ・ナノ流路での反応場が優れる。しかし生体物質が非特異的にマイクロ・ナノ流路内へ付着し分析精度が劣化する。そこで本研究ではタンパク質や細胞などを扱うマイクロチップを機能化する表面処理技術を開発することを目的としている。

１）マイクロ流路の生体適合化技術の開発

マイクロチップの基材として用いられるガラスやポリジメチルシロキサン（PDMS）などへタンパク質や細胞の非特異的吸着を抑制できる生体適合性ポリマーの創製と表面修飾技術の開発を目指している。

２）在宅診断用ヘルスケアチップの開発

在宅にて簡便に健康診断を行う一滴の血液から同時に他項目を数分内でチェックできるヘルスケアチップの開発を目指している。

医療デバイスの開発には、マテリアルと細胞の親和性が重要となる。細胞の接着・伸展・分化誘導に、マテリアルの表面物性がどのように関わるかを、様々な表面物性をもつバイオインターフェースを創製し、タンパク質の吸着から細胞接着までを経時的に観測し解明することを目的としている。

１）精密ポリマーブラシ構造表面での細胞接着の動的解析

親・疎水、正・負電荷という種々な表面物性を示すポリマーブラシを精密に合成し、その表面上での細胞接着挙動をQCM-Dにより動的に解析し、マテリアルと細胞の接着挙動を解析することを目指している。

２）ブロックコポリマーの自己組織化構造上での細胞接着の解析

親・疎水性ブロックコポリマーの自己組織化により細胞接着領域をナノスケールで制御したナノドメイン表面を構築し、細胞-細胞間相互作用、細胞-マテリアル間相互作用を系統的に評価することで細胞接着に及ぼす因子を解明することを目指している。