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助成番号 170454
研 究 成 果 報 告 書（国立情報学研究所の民間助成研究成果概要データベース・登録原稿）
研究テーマ（和文） ＡＢ

繊維状ウイルスを素材とする液晶性分離膜の構築と特性評価

研究テーマ（欧文） ＡＺ

Construction and characterization of liquid crystalline-oriented separation
membranes composed of filaments viruses

研究氏
代表名
者

ｶﾀｶﾅ ＣＣ姓）サワダ名）トシキ

研究期間 Ｂ

２０１７～ ２０１８年

漢字 ＣＢ

澤田敏樹

報告年度 ＹR

２０１８年

Toshiki

研究機関名

東京工業大学

ﾛｰﾏ字 ＣＺ Sawada

研究代表者 ＣＤ
所属機関・職名

東京工業大学・助教

概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)
望みの分子を分離・回収できる分離膜の創製を目指し、繊維状ウイルス（ファージ）を素材とした液晶性分離膜を構築した。繊維状ウイルス集合構造を固定化して不溶化するため、界面重合の利用を検討した。
三分岐の酸クロリドをヘキサンに溶解させ、ファージ水溶液に重層した結果、ヘキサンと水の界面に白色の膜が生成する様子が観察され、ファージが界面で酸クロリドと反応していることが示唆され、界面重合によりファージの集合構造を固定化でき、さらに不溶化できることがわかり、本手法によりファージからなる膜を構築できることがわかった。同様の手法で支持膜上にファージからなる膜を構築することにも成功し、取扱いの容易なファージ膜を構築することに成功した。様々なファージ濃度で膜を構築して洗浄後に走査型電子顕微鏡により観察した結果 zw、一定濃度以上で明らかに支持膜よりも密に集合化している構造体が観察され、ファージが不溶化して膜形成していることがわかった。偏光顕微鏡観察の結果、より高濃度条件下では明確な複屈折性が観察され、濃度によって液晶配向状態が異なることもわかった。この膜の強度や集合構造はファージ濃度のみならず酸クロリドの濃度や分岐数によっても制御することができ、様々な特性をもつファージ膜を構築できることがわかった。
様々な集合構造をもつファージ膜に対して分子量の異なるタンパク質をフローし、その阻止率を定量した結果、効率良く阻止できるタンパク質の分子量と集合構造には相関があり、高濃度のファージ溶液を用いて調製したファージ膜の方がより小さな分子量のタンパク質の通過を阻止できることがわかった。特に、最も高濃度で調製した膜は分子量 5000 程度のタンパク質の通過も阻止でき、緻密な膜が形成されていることがわかった。さらに、遺伝子改変した分子認識能をもつファージを用いて同様に膜を構築した結果、ペプチドの分子認識に応じた分子分離が可能であることを明らかにした。

キーワード ＦＡ

繊維状ウイルス

膜分離

液晶配向（以下は記入しないでください。）
助成財団ｺｰﾄﾞ ＴＡ

研究課題番号 ＡＡ

研究機関番号 ＡＣ

シート番号- 1 -界面重合発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）
論文標題ＧＢ

Macromolecular crowding for materials-directed controlled self-assembly

著者名 ＧＡ

Yuuki

雑誌

Hata,Toshiki

雑誌名 ＧＣ

Journal of Materials Chemistry B

発行年 ＧＥ

2Sawada, Takeshi Serizawa

ページ ＧＦ

6344 ～ 6359

018

巻号 ＧＤ

6

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

著者名 ＨＡ
図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ
著者名 ＨＡ

図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ

欧文概要 ＥＺ
To construct separation membranes with a capability to separate and recover desired molecules, we constructed liquid
crystalline separation membranes composed of filamentous virus (M13 phage). In order to fix and insolubilize thevirus-assembled structures, interfacial polymerization using acid chloride compounds was performed. It was found that theassembled structure of the M13 phage was successfully immobilized by the interfacial polymerization. We also succeededin constructing a membrane consisting of M13 phage on the support membrane in the same manner, resulting in easy tohandle M13 phage membranes. As a result of constructing the membranes under various M13 phage concentration
conditions, it was found that the assembled structures were dependent on the concentrations. Polarized light microscopy
observation revealed liquid crystalline-orientation state of the M13 phages in the membrane prepared under the higher
concentration conditions. It was also found that the strength and assembled structure of this membranes were able tocontrol not only by the concentration of M13 phage but also by the concentration or branched structures of acid chloridecompounds.
To demonstrate applicability of the M13 phage-based membrane for molecular separation, proteins with different
molecular weight were flowed into the phage membranes with various assembled structures, and quantifying theirrejection rates. It was found that the molecular weight cut-off of the membranes was highly dependent on the assembled
structures of the M13 phages. In particular, it was found that the membrane prepared using the highest concentration of
M13 phage in this experiment achieved rejection of proteins with a molecular weight of about 5000, indicatingwell-packed structure of the oriented M13 phages. Furthermore, when genetically engineered M13 phage with a molecular
recognition capability was utilized to prepare the membrane, selective separation was achieved.

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