タンパク質のようなフォールディングと凝集の両方を引き起こす光応答性超分子ポリマーの開発に成功〜メゾ領域へのスケールアップで顕微鏡による直接観察が可能に〜

　千葉大学国際高等研究基幹の矢貝史樹 教授を中心とする名古屋大学、自然科学研究機構との共同研究チームは、渦巻き状に折りたたまれた、構成分子が鎖状に連結された鎖(ポリマー主鎖)が、自発的にほどけながら主鎖間で凝集して沈殿する、光応答性の超分子ポリマー^注1）の開発に成功しました。今回観察した現象は、タンパク質のアミロイド線維^注2）の形成や合成高分子の結晶化に酷似していますが、これらの高分子はナノスケールの大きさであったため、直接観察することは不可能でした。本研究では、一桁大きなメゾスケール領域^注3）の分子設計が鍵となり、原子間力顕微鏡（AFM）^注4）を使用してプロセスの中間状態を明瞭に観察することに成功しました。本成果のようにメゾスケールのモデルシステムが構築できれば、顕微鏡を用いた直接観察により対応するナノスケールの現象の深い洞察が得られるようになるため、アルツハイマー病等の治療法における基礎的知見の蓄積や、合成高分子でできた汎用材料・機能性材料の性能向上など、幅広い領域で大きく貢献することが期待されます。

　本成果は、米国化学会誌 Journal of the American Chemical Societyにて2024年7月25日に公開されました。

注1）超分子ポリマー：通常のポリマーとは異なり、分子間で共有結合を持たず、水素結合や静電的相互作用などの弱い非共有結合によって連結したポリマーのこと。この特徴により、特有の性質や機能を示す。

注2）アミロイド線維：通常のタンパク質とは異なり、タンパク質が異常に折りたたまれてできる細長い繊維構造。不溶性で硬い構造なため、体内に蓄積するとアルツハイマー病やプリオン病等の様々な病気を引き起こすことがある。

注3）メゾスケール領域：ナノスケールとマイクロスケールをつなぐ中間領域（数ナノ〜マイクロメートル）。

注4）原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope: AFM）:探針で試料の表面を走査し、探針と表面との間に働く力を測定して表面構造を原子スケールの高分解能で観察することができる特殊な顕微鏡。