국립 선진 산업 과학 및 기술 연구소 [Nakabachi Ryoji 의장 (Nakabachi Ryoji) (이하 AIST”라고 불림) Nanomaterial Research Division [Sasaki Takeshi 의장 Miyako Eijiro], 최고 연구원 의장은 다음과 같습니다 Osaka Prefture University [Tsuji Hiroshi 의장 겸 회장], 공학 대학원, 빛을 통해 열을 발생시킵니다Carbon Nanotube (CNT)및 특정 온도에서 내핵 분자를 방출하는 데 민감한 온도LiposomeNeuropeanCaenorhabditis elegans신체에서 세포 기능을 제어 할 수있는 분자 복합체 (에볼루션 바카라 로봇)
이 발달은 살아있는 신체의 세포 표면의 특정 단백질의 원격 제어를 허용합니다 또한 분자 및 세포 수준에서 병리학 적 메커니즘을 설명하고 새로운 요법을 개발하기위한 도구가 될 것으로 예상된다
이 연구에 대한 자세한 내용은 독일 화학 저널을 참조하십시오Angewandte Chemie International Edition에 온라인 게시 2015 년 7 월 4 일 (일본 시간)
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(a) CNT 및 리포좀으로 구성된 에볼루션 바카라 로봇의 개념적 다이어그램 및 (b) 에볼루션 바카라 로봇의 전자 현미경 사진
흰색 화살표는 리포좀을 나타냅니다 빨간색 화살표는 CNT를 나타냅니다
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분자가 원하는대로 일치하는 에볼루션 바카라 기술은 일반적으로 과학과 기술의 중요한 주제 중 하나이며, 에볼루션 바카라 미터 규모 (1 nm는 m의 10 억 분)입니다 이는 분자 크기의 세계입니다 최근 몇 년 동안 고급 기능을 가진 에볼루션 바카라 로봇은 최근 몇 년 동안 큰 관심을 끌고 있습니다 특히, 생물학적 환경에서 높은 기능을하는 혁신적인 에볼루션 바카라 로봇은 암 및 면역 질환과 같은 의료 분야의 초기 단계에서 실현되어야합니다
AIST는 근적외선 레이저 광 (가벼운 열 발생 특성)에 중점을 둔 우리는 광열 발전 장치를 사용하고 있습니다 (Aisotech Press가 2011 년 10 월 27 일 발표), 생체 내에서 표적화 된 생물 활성 물질을 생산하는 유전자 발현 제어 기술 (Aisode Press 발표 2012 년 4 월 24 일), 생물학적 기능을 모방하는 새로운 분자 전달 시스템 (2012 년 11 월 28 일에 발표 된 Aisotech Press), 빛 에너지로 살아있는 세포를 제어하는 기술 (Aisotech Press가 2014 년 10 월 27 일 발표) 및 기타 작품이 개발 중입니다 이번에는 세포 기능을 제어하기 위해 분자 수준에서 CNT와 리포좀을 조합 할 수있는 분자 복합체를 개발하기 위해 노력했다
이 연구 개발은 과학 연구를위한 과학 보조금 촉진, "도전 출현 연구 (2015)"및 "Young Research (A) (2013-2015)"및 2014 년 연구 보조금 인 공익 창립 재단 인 공익 창립 인 Institute의 2014 년 연구 보조금을 지원했습니다
CNT가 물에있는대로 분산되면 분자 사이의 강한 상호 작용으로 인해 번들 또는 세분화 된 형태로 집계됩니다 AIST는 CNT의 사용에 따라 분산 성을 향상시키기 위해 연구 및 개발을 수행하고 있으며,이 연구에서는 CNT의 광분 특성을 최대화하고 리포좀과 함께 분자 복합체를 생성하기 위해 연구 개발을 수행하고있다Avidin,폴리에틸렌 글리콜 (PEG),인지질 (PL)(아비딘 -PEG-PL)을 단층 CNT (SWCNT)의 표면 상에 코팅하고 물에 분산시켰다 한편, 리포좀은 온도 감도 (약 42 ℃에서 구조적 변화)에 적용되므로 다양한 인지질 및 기타 인지질을 제공 하는데도 사용된다콜레스테롤Avidin에 강하게 결합하도록 조정할 수 있습니다Biotin표면에 결합되었습니다 아비딘과 비오틴의 결합을 사용했습니다자기 조직에 따라 제조되었다 (개념 다이어그램) 이 분자 복합체는 에볼루션 바카라 스케일 로봇에 비유되는 "에볼루션 바카라 로봇"에 해당하며, 근적외선 영역에 빛 에너지가 적용되면이 약물에 의해 제어 될 수있는이 약물에 포함 된 분자 (약물 등)를 방출합니다
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그림 1 Nanorobots (a)에 의한 세포 기능 제어의 개념적 다이어그램 및 선충의 운동성 억제 효과 (b)
스케일 바 : 50 μm |
약 1,000 개의 세포로 구성된 선충을 사용하여, 우리는 오늘날 개발 한 CNT 및 리포좀의 복잡한 분자체 인 에볼루션 바카라 로봇의 척추 효과 (그림 1 (a)) 온도에 민감한 리포좀을위한 나트륨 채널 억제제Amiloride| 그런 다음 수성 용액과 선충 본체 내부에 분산됩니다마이크로 인젝터를 사용하여 주입했습니다 근적외선 레이저 광 (파장 808 nm)은 아밀로 라이드에 민감합니다나트륨 채널빠르게 움직이는 선충의 움직임이 점차 느려지고 궁극적으로 움직임이 완전히 중단되었습니다 (그림 1 (b)) 이것은 근적외선 레이저 광으로 조사 될 때 CNT 근처의 온도가 갑자기 상승하여 온도에 민감한 리포좀의 구조가 변화하고, 내부 아밀로 라이드를 방출하고, 아밀로 라이드-민감성 채널 단백질을 억제하여 선충의 아밀로 라이드-민감성 채널 단백질을 억제하기 때문이라고 생각된다 또한, 아밀로 라이드를 함유하는 온도에 민감한 리포좀 만 주사되었을 때, 근적외선 레이저로 조사 된 경우에도 선충의 아밀로 라이드 방출 또는 운동 장애가 발생하지 않았다
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| 그림 2 에볼루션 바카라 로봇의 세포 독성 (a) 및 생체 적합성 (b) |
다음,인간 자궁 경부 상피 암종 세포 (Hela 세포)선충, 우리는 이번에 개발 된 에볼루션 바카라 로봇의 세포 독성 및 생체 적합성을 평가했습니다 먼저, 에볼루션 바카라 로봇, CNT 및 리포좀으로 분산 된 3 가지 유형의 배양 배지는 HeLa 세포로 투여되고WST-1 메소드4 시간 24 시간 후 (그림 2 (a)) 결과적으로, 두 경우 모두 투여로 인해 세포 생존율의 감소가 관찰되지 않았다 또한, 이들 물질을 선충으로 투여하고 생체 적합성 평가 (수명/사망 결정, 계란 배신 능력 결정)를 선충의 수명주기 5 일에 걸쳐 수행하였고, 선충에 대한 에볼루션 바카라 로봇과 리포좀의 효과는 모든 시험에서 매우 작았다 (그림 2 (b)) 선충에서 CNT를 단독으로 투여했을 때, 선충의 생존율은 60%였으며, 이는 CNT가 선충에서 이물질로 간주되는 정상적인 생물학적 반응으로 생각되며, CNT의 표면에 결합 된 리포좀이 생체 적합성을 더욱 향상 시킨다는 것이 밝혀졌다
앞으로, 우리는이 기술을 적용하여 살아있는 조직의 매우 제한된 영역에만 존재하는 세포 기능을 개별적으로 검사함으로써 분자 및 세포 수준에서 암 및 면역 질환의 병리를 명확히하는 데 도움이되는 연구 도구를 개발하고자합니다 반면에, 에볼루션 바카라 물질이 신체의 건강에 미치는 영향이 불분명 한 지점이 있으므로, 우리는 CNT를 사용하여 생성 된 다양한 물질의 세포 독성 및 생체 적합성 평가를 수행하여 신체에 안전하고 안전하게 사용할 수있는 재료와 시스템을 개발하는 것을 목표로합니다