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Water-in-Oil 分散液を用いた㟼置培養法による
中空球≧バクテリアセルロースゲルの調製
日本大Ꮫ

理工Ꮫ部

物質ᛂ用化Ꮫ科

助ᩍ

星

徹

目的·背景
BCゲル

バクテリアセルロース（BC）とは·好Ẽ性細菌の酢酸菌の代謝によって，グルコースから生成されたセルロース·植物由᮶よりも細い，セルロースフィブリルが緻密に絡み合うネットワーク
構造を形成·99%は水分のヒドロゲルとして得られる·植物性セルロースと比べ，ほぼ純⢋なセルロースから成る

酢酸菌による生産

ナタデココ

酢酸菌によるBC合成

ᚑ᮶技術の問題点·ＢＣゲルの形≧は，培養容器に依存·酢酸菌のቑ殖による緻密な網目構造の形成·高度にⓎ達した網目構造·不溶，不融形≧の自由度が低い
物性の再現性に乏しい
薄膜作成など，切削加工が困難
一般的な成型法が適用不可

UDP-glucose UDP

セルロース合成酵素複合య

進行方向
細胞膜

原理·方法

培養液と疎水性溶液との界面におけるBC産生を· 疎水性－培養液界面でのBC産生→中空యの調製· 疎水性溶媒に培養液を滴下→形≧制御

2. 5 m m

4 mm

培養液 (比重1.02)

BCゲルの形≧制御に利用。
(球≧)

培養液滴下量 ： 50 μ L 培養液滴下量 ： 20 μ L

中空యを形成ᵝࠎな形≧のBCゲルの作成へのᛂ用を᳨討中

網目構造を形成

比重の異なる2種類のシリコーンオイル中での培養

テフロンシャーレ上での㟼置培養
比重 小
比重 大

テフロンシャーレとの接ゐ面にセルロースが生成しない

比重 小*相溶しない組み合わせ

結果·まとめ·中空球≧BCゲルのサイズは培養液の滴下量により制御可能

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⣽⬊

·１ Ң 8mmの中空球≧BCゲルが得られる

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·天然セルロースと同じセルロースI型結晶を有する·セルロースミクロフィブリルによる網目構造を形成䝉䝹䝻䞊䝇ศᏊ䜅䜛䛔⬟䜢Ⓨ⌧

ᛂ用分野·用途·ෆ服⸆のコーティング๣ ·中空BCෆでの細胞培養·新規ＤＤＳ素材·埋め㎸み型་療機器の表面修飾·嚥下困難な高㱋者向け介護職素材·新ゐ感デザート᪥ᮏ኱Ꮫ⏘ᐁᏛ㐃ᦠ▱㈈䝉䞁䝍䞊㻌䠄㻺㼁㻮㻵㻯㻕㻌
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䛈102-8275㻌 㻌 ᮾி㒔༓௦⏣༊஑ẁ༡4-8-24㻌 ᪥ᮏ኱Ꮫ఍㤋Tel: 03-5275-8139㻌 㻌 Fax: 03-5275-8328㻌 E-mail: nubic@nihon-u.ac.jp 㻌 㻌 http://www.nubic.jpᕤᏛ㒊㻌 㻌 ⏕࿨ᛂ⏝໬Ꮫ⛉㻌 㻌 ෸ᩍᤵ㻌 㻌 㰻⸨㻌 ⩏㞝㻌 㻌┠ⓗ䞉⫼ᬒ㻌 ᡃ䚻䛾◊✲ᐊ䛷䛿䛣䜜䜎䛷䛻ᩘ༑✀㢮䛻䜒䛚䜘䜆᪂䛧䛔⺯ග᰾㓟ሷᇶ䜢䝕䝄䜲䞁䚸ྜᡂ䛧䚸䛭䜜䜙䜢䜸䝸䝂DNA㙐䛻ᑟධ䛩䜛䛣䛸䛷䚸䛯䛰ΰ䛬ྜ䜟䛫䛶⣸እ⥺䜢ᙜ䛶䜛䛰䛡䛷DNA䛾ぢศ䛡䛯䛔఩⨨䛾୍ሷᇶ䛾㐪
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䝏䝑䝥䛻ᦚ㍕䛩䜛䛣䛸䛷Ἴ㛗䠄Ⰽ䠅䛾㐪䛔䛷୍ሷᇶ䛾㆑ู䜢⾜䛖䜘䛖䛺඲
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ⓎගἼ㛗䛜▷䛔䠄⣙䠐䠌䠌nm䠅

ᶆⓗDNA

UV

䝥䝻䞊䝤⮬య䜢᪂䛧䛟䝕䝄䜲䞁䠖Ⰽ䛜ኚ໬䛩䜛䛣䛸䛷S/NẚUP䝏䝑䝥䛛䜙䛾
⮬ᐙ⺯ග
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ᚑ᮶䛿ᇶ┙䛛䜙䛾⮬ᐙ⺯ග䛷S/Nẚ䛜పୗ㻌 ᚑ᮶䛾⺯ග䝥䝻䞊䝤䠄౛䠖䝢䝺䞁䜹䝹䝪䜻䝅䜰䝭䝗ᆺ䠅䝬䝑䝏䛾䜏Ⓨග
THF

CHCl3 AcOEt

DMF

CH3CN MeOH

ᅗ1㻌 ⎔ቃឤᛂᆺ⺯ග᰾㓟䜢⏝䛔䛯DNA䝏䝑䝥ཎ⌮䞉᪉ἲ㻌 ᰾㓟ሷᇶᵓ㐀䜢ಖᣢ䛧䛺䛜䜙࿘㎶䛾䝭䜽䝻⎔ቃ䛾ኚ໬䠄஧㔜㙐䚸୍ᮏ㙐䜔䝞䝹䝆䚸䝹䞊䝥ᵓ㐀䛺䛹䛸䛭䜜䛻క䛖࿘㎶⎔ቃ䛾ኚ໬䠅䛻㗦ᩄ䛻ឤᛂ䛧䚸䛭䛾⺯ගᙉᗘ䛾䜏䛺䜙䛪Ἴ㛗䜢኱䛝䛟ኚ໬䛥䛫䜛䝋䝹䝞䝖䝣䝹䜸䝻䜽䝻䝭䝑䜽䛺ศᏊ䜢タィ䛩䜛䛣䛸䛷䚸୍ሷᇶ䛾ኚ໬䜢኱䛝䛺⺯ගⰍ䠄⺯ගἼ㛗䠅䛾ኚ໬䛸䛧䛶᳨ฟ䛩䜛䛣䛸䛜ྍ⬟䛷䛒䜛䛸⪃䛘䜙䜜䜛䚹䛭䛣䛷䚸⎔ቃ䛾ኚ໬䛻䜘䜚䜹䝯䝺䜸䞁䛾䜘䛖䛻⺯ගⰍ䠄Ἴ㛗䠅䜔ᙉᗘ䜢ኚ໬䛥䛫䜛ᵝ䚻䛺ḟୡ௦ᆺ䛾⎔ቃឤᛂᆺ⺯ග᰾㓟䛾㛤Ⓨ䜢⾜䛔䠄ᅗ2䠅䚸䛭䜜䜙䜢ྵ䜐䜘䜚㧗ᗘ䛺ᶵ⬟䜢ᣢ䛴⺯ගDNA䝥䝻䞊䝤䜈䛾ᛂ⏝䛻䛴䛔䛶᳨ウ䜢⾜䛳䛯䚹1) 䝋䝹䝞䝖䝣䝹䜸䝻䜽䝻䝭䝑䜽䛺⺯ගⰍ⣲䜢ᑟධ䛧䛯⺯ග᰾㓟
CO2H

Push

NC
N

PRODAN

Pull

O

O

HN
H2N
CO2H

Push

NH

O
N

acceptor
NH2

N

OH

N

HO

O

1,6 CNG

N

NH2

N

N

twisted

O

O

N

N

O

N

3nzA

O

OH

ABG

AVA
O

ᅗ2㻌 ⎔ቃឤᛂᆺ⺯ග᰾㓟䛾䝕䝄䜲䞁

N

N

O

NH2

㽢N

O

OH

NH2

LE emission

N

N

HO

donor

O

donor

NC

NH2

O
NH

N

HO

PRODAN 䜔 Anap 䛻ẚ䜉䚸㛗Ἴ㛗䛷Ⓨග䛩䜛ᛶ㉁䜢
♧䛩᪂䛧䛔⺯ගⰍ⣲䠄Apa䠅

Anap

N

䝸䞁䜹䞊䜢௓䛧䛶ኳ↛䛾᰾㓟䛻ᑟධ

Apa

Pull
NC

O

Me2N

䠐) ICT/LE⺯ග䜢฼⏝䛧䛯㻌 㻌 ⎔ቃឤᛂᆺ⺯ග᰾㓟3) 䝅䞁䝥䝹䛺ⰾ㤶᪘ⓎⰍᅋ㻌 㻌 䜢ྵ䜐⺯ග᰾㓟ሷᇶ2) Push-Pullᆺ⺯ග᰾㓟ሷᇶ
acceptor

H
N

O

cna

(1)

A

ICT emission⤖ᯝ䞉䜎䛸䜑
䝢䝺䞁㦵᱁䜢᭷䛩䜛Push-Pullᆺ䜾䜰䝜䝅䞁ㄏᑟయ䝢䝺䞁ㄏᑟయApa 䜢䜾䜰䝙䞁ሷᇶ䛻ᑟධ䛧䛯⺯ග᰾㓟
HN

N
N
H

5

HO

N

NH
N

N
N

HO
OH

N

N
1,6 HG : R = H
1,6 CNG : R = CN
1,6 AcG : R = Ac
2,7 CNG : R = CN
2,7 AcG : R = Ac

NH2

HO
O

b)

THF

O

NH

N

NH2

VPyG

OH
1

N
NH

N

O

ApaG

R

O

O

NH2

O

O

a)

䝆䜶䞁ᵓ㐀䜢᭷䛩䜛Push-Pullᆺ䜾䜰䝜䝅䞁ㄏᑟయ

O

O

DMF

Pet

N

N

NH2

O

G
00:0
౫
OH
- 0:10:03.
Pyrene labeled f luorescence guanosine derivatives

a)

Water

O

OH

OH

0.2

0
㻠㻜㻜

㻠㻡㻜

㻡㻜㻜

㻡㻡㻜

㻢㻜㻜

㻢㻡㻜

㻣㻜㻜

Wavelength (nm)

ᅗ3 a) Normalized UV and fluorescence spectra of ApaG in different solvents.
Spectra are normalized with respect to peak intensities. b) Lippert plot of corrected
Stokes shift in wavenumbers (ǻȞ) against the orientational polarizability of solvents(ǻI). Filled circles: aprotic solvents, open circles: protic solvents. 1, ethyl acetate; 2,tetrahydrofuran; 3, N,N-dimethylformamide; 4, acetonitrile; 5, dimethylsulfoxide; 6,2-propanol; 7, ethanol; 8, methanol; 9, glycerol; 10, water.

ᶆⓗ㻰㻺㻭

120
1,4-Dioxane

100
80

Acetonitrile

60

DMSO

0.4
0.2

c)
1,6 CNG

0.8
0.6
0.4

Dioxane
DMF
EtOH
THF
DMSO
MeOH
AcOEt
CH3CN

0.2
0

0
400

500

600

350

700

450

550

ᅗ4 a) Normalized fluorescence spectra of PetG, 1,6-HG, 1,6-CNG and 1,6-AcG in THF.
b) Normalized fluorescence spectra of 1,6-CNG and 2,7-CNG in CHCl3.

G

5'-GTATCCA AGATTGAA-3'
3'-CATAGGT TCTAACTT-5'NC

major groove
R

d)

N
N

䝥䝻䞊䝤䛾䜏

H
N H
N

major
grooveH N

twistedNN䝥䝻䞊䝤䠇ᶆⓗDNA

LE emission

O

O

Methanol

Intensity40
200

ᅗ5 Fluorescence color of ABG in different solvents. The
sample solutions were illuminated with a 365 nm
transilluminator.

650

Wavelength (nm)Wavelength (nm)

c)

THF

0.6

CBG : R = CN

DABG : R = NMe
2
MBG : R = OMe

AV

䝥䝻䞊䝤

a)
140

1,6 AcG

0.8

NH2

ABG : R = Ac

ICT/LE⺯ග䜢฼⏝䛧䛯⎔ቃឤᛂᆺ⺯ග᰾㓟ሷᇶⰾ㤶᪘ⓎⰍᅋ䜢ྵ䜐䝥䝸䞁ሷᇶㄏᑟయ

Intensity

1

Normalized Intensity

Normalized Intensity

0.4

N

HO

2,7 CNGb)

1,6 CNG

1

0.6

ǻȞ

Normalized intensities

0.8

1,6 HG

PetG

NH

N

2-propanol
Methanol

O

R

NH
N

HO

㽢N
N

O

minor groove

NH2
N
N

O

7-substituted 8-aza-7-deazaA : T pair

cna

O

A

㻟㻡㻜 㻠㻜㻜 㻠㻡㻜 㻡㻜㻜 㻡㻡㻜 㻢㻜㻜 㻢㻡㻜 㻣㻜㻜

Wavelength (nm)Emission Maximumb) 600major groove
PVG

550

1

AVG2
AVA
3

500

450

400
㻟㻡

㻠㻡

㻡㻡

㻢㻡

䝥䝻䞊䝤䛾䜏

Wavelength (nm)

N

䝥䝻䞊䝤䠇
ᶆⓗDNA

N

ᅗ6 a) Fluorescence spectra of AVG (10 ȝ0) in various solvents. b) Plots ofemission maximum of PVG , AVG and AVA as a function of ET(30). c)
Fluorescence spectra of single-stranded DNA probe and duplex formed byhybrization with target DNA. Excitation wavelength was 380 nm. d)
Fluorescence image of DNA probe and the duplexes formed with target
DNA under illumination with a transilluminator (365 nm).

H
N H
N

ICT emission
NH2

O

minor
groove

H N
N

R

N
O
O

O

minor grooveO
3nzA

3-substituted 3-deazaA : T pair

N

N

(1)

coplanarET (30)A G C T ssᛂ⏝ศ㔝䞉⏝㏵
䖃㻌 ᪂䛧䛔䝁䞁䝉䝥䝖䛻ᇶ䛵䛔䛯 SNPs᳨ฟ⏝DNA䝏䝑䝥᪥ᮏ኱Ꮫ⏘ᐁᏛ㐃ᦠ▱㈈䝉䞁䝍䞊㻌䠄㻺㼁㻮㻵㻯㻕㻌
䛈102-8275㻌 㻌 ᮾி㒔༓௦⏣༊஑ẁ༡4-8-24㻌 ᪥ᮏ኱Ꮫ఍㤋Tel: 03-5275-8139㻌 㻌 Fax: 03-5275-8328㻌 E-mail: nubic@nihon-u.ac.jp 㻌 㻌 http://www.nubic.jp

ᅗ 䠓 Discrimination ofThymine by fluorescenceemission.