ペプチドの局在化​​により金ナノ粒子の成長を制御

リポソーム内での生体鉱化ペプチドの位置は、金ナノ粒子の成長方法に影響を与える可能性があると、東京理科大学の研究チームが報告している。膜界面に位置するペプチドは分岐構造を促進しますが、リポソームの内部に限定されたペプチドは球状ナノ粒子を促進します。この発見は、ナノ粒子合成におけるナノスケールの反応環境を制御するための新しい戦略を提供します。

リポソームナノリアクターにおける金ナノ粒子の成長におけるペプチド局在化の役割の探索

金ナノ粒子は、そのサイズと形状により独特の光学的および化学的特性を持っています。したがって、それらの成長を正確に制御することは、センシング、触媒作用、イメージング、およびその他の技術の用途にとって重要です。しかし、特に穏やかな環境条件下では、ナノ粒子合成中に核生成と成長が発生する場所を制御することは依然として課題です。このような場合、バイオミネラリゼーションペプチド（金属の​​還元を促進し、ナノ粒子の形成を誘導できるアミノ酸の短鎖）は、有望なアプローチを提供します。

ナノ粒子の成長は、局所的な反応環境にも影響されます。リポソームなどの閉鎖系では、膜界面と内部の水性コンパートメントが異なる環境を提供するため、これらの空間にバイオミネラリゼーションペプチドを配置するとナノ粒子の成長が変化するかどうかという疑問が生じます。これを調査するために、東京理科大学（サイエンス東京）の田中正義准教授率いる研究チームは、サイエンス東京化学理工学部の大学院生安部雄也氏、リーズ大学のスティーブン・D・エヴァンス教授らとともに、バイオミネラリゼーションペプチドを含むリポソームナノリアクターを開発した。 2026 年 8 月 18 日に Advanced Functional Materials 誌に掲載された彼らの研究は、ペプチドの局在化​​が金ナノ粒子の成長の制御に役立つことを実証しています。

ペプチドの位置がナノ粒子の成長にどのような影響を与えるかを調査するために、研究者らはナノスケールの反応区画としてリポソームを使用し、金前駆体である HAuCl を導入しました。₄。彼らはまず、金イオンを還元し、ナノ粒子の形状に影響を与えることが知られているペプチドであるB3を調べました。 B3 を使用した場合、B3 は主にリポソーム膜近くに局在し、高度に分岐した異方性の Au/リポソーム複合体が形成されました。透過型電子顕微鏡と元素マッピングにより、金がこれらの構造の周囲に向かって優先的に集中していることが示され、ナノ粒子の成長が膜界面近くで起こっていることが示されました。

次に研究者らは、カチオン性脂質 DOTAP を導入することでリポソームの組成を変更しました。これにより、B3 ペプチドがリポソームの水性内部に向かって移動し、高度に分岐した構造ではなく球形の金ナノ粒子の形成が伴いました。 「リポソーム内のペプチドの位置を制御することにより、金ナノ粒子が成長するナノスケールの反応環境を調整することができます」とTanaka氏は指摘する。

研究チームはまた、B3 を別の生体石灰化ペプチドである G1 と比較しました。対照的に、G1 は、膜組成が変化した後でも、主に水性内部に位置したままでした。これにより、平均直径約 2.7 ナノメートルの小さなほぼ球形の金ナノ粒子が生成されました。この比較により、ナノ粒子の形態はペプチド自体の配列だけでなく、限定された反応環境内でペプチドが空間的にどのように組織化されるかにも依存することが示された。

将来的には、この研究は、ペプチド配列と膜組成を使用して反応の空間構成を制御し、異なる特性と潜在的な機能を備えた構造へのナノ粒子の成長を導くことができる、生物からインスピレーションを得たナノマテリアルの新しい設計戦略を提供するでしょう。

著者:

阿部裕也¹ジョセフ・フォックス²ザベアダ・アスラム³ケビン・クリッチリー²スティーブン・D・エヴァンス²大河内鉱山⁴田中正義¹*

タイトル：

リポソームナノリアクター内での金ナノ粒子の成長のためのペプチドを標的とすることによるナノスケール反応媒体のプログラミング

日記：

先端機能材料

所属:

¹東京理科大学理工学部化学科

²英国リーズ大学物理天文学部

³英国リーズ大学化学プロセス工学部

⁴東京理科大学理工学部化学科