理化学研究所（理研）光量子工学研究センター先端レーザー加工研究チームの杉岡幸次チームリーダーとゼリーン・ダニエラ基礎科学特別研究員の研究チームは、フェムト秒レーザーを用いて、純粋なタンパク質からなる微小3次元構造体を造形する技術を開発しました。本研究成果は、再生医療などの細胞培養用の足場、バイオセンサー、マイクロアクチュエーターなどへの応用が期待できます。
今回、研究チームは、タンパク質分子を純水で溶解した前駆体に、超短パルス・超高強度のフェムト秒レーザーを照射することで、タンパク質の3次元の微小構造体を造形する技術を開発しました。まず、タンパク質分子を純水で溶かした液をガラス基板上に滴下後、スピンコーターにより回転・乾燥し、薄膜状にしました。この薄膜内部に、可視域のフェムト秒レーザーを集光照射し、集光点でのみ「多光子吸収」を起こすことでタンパク質分子同士を化学的に結合させました。そしてレーザー光の集光点を3次元に走査し、レーザー光の軌道に沿って化学結合を進展させました。レーザー走査終了後、薄膜を純水で洗い流すと、レーザー光が照射されていない箇所は溶解され、照射領域だけが残り、設計どおりの形状の構造体が得られ、さらに、この構造体は他の分子が混入していない純粋なタンパク質であることを確認しました。
本研究は、米国の科学雑誌『ACS Biomaterials Science & Engineering』に近日掲載予定です。
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