人工細胞

脂質分子は両親媒性化合物と総称される分子群のひとつで、水溶液中では疎水性部分が集合して、膜、ミセル、ベシクルなどの分子集合体を形成します。環境に応じて自発的に特異な集合体を形成することから、細胞の生体膜からナノ微粒子の形態形成まで、非常に幅広い種類の構造体を形成する可能性を秘めており、しかもどんな構造を形成するかは脂質分子の分子設計でコントロールできると考えられています。

本研究では、膜を形成するような脂質分子が隣同士で強い結合をするように分子設計し、その集合体形成挙動を検証することで、人工的な細胞構造(生体膜+オルガネラ様の内部構造)を有する分子集合を形成することを見出してきました。このような脂質が集合してできる膜構造は、機械的強度が高いにもかかわらず、本質的には低分子の集合体であるため、物質透過性を高く維持することができると考えられます。そのため、従来のカプセルによる人工細胞とは異なり、より安定でかつ内外の物質交換を許す生体細胞のような構造物が形成できると期待できます。

また、平面的な構造を与えることで、物質交換が可能な保護皮膜を形成できます。火傷を負った皮膚を保護する人工皮膚として用いれば生体組織の呼吸を妨げることもなく治癒を促進するでしょう。このような分子設計と機能性とが密接に関連した研究アプローチをとる事で、合成化学・生物学・化学工学・医学の分野にまたがった学際的な研究対象となっています。

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