糖鎖とタンパク質の多価相互作用を解析する新規磁性リポソーム型バイオセンサを開発 ~ポリドーパミン被覆リポソームを用いて、自然な生理条件下での分子間相互作用を高感度に検出~

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2025-10-24 東京科学大学

東京科学大学の大久保喬平准教授、北本仁孝教授、田中克典教授(理研兼務)らは、糖鎖と糖結合タンパク質(レクチン)の多価相互作用を液中で高感度検出できる新型磁性リポソーム型バイオセンサを開発した。超常磁性酸化鉄ナノ粒子をリン脂質膜で包み、表面を生体接着性の高いポリドーパミンで被覆した構造により、磁場下でのブラウン緩和変化を検出信号として利用。従来法では困難だった固定化不要・生理条件下での分子間相互作用計測を可能にした。多価結合により単一糖結合の数十倍の感度を示し、感染症診断・創薬スクリーニング・糖鎖生物学解析への応用が期待される。成果は『ACS Applied Materials & Interfaces』誌に掲載。

糖鎖とタンパク質の多価相互作用を解析する新規磁性リポソーム型バイオセンサを開発 ~ポリドーパミン被覆リポソームを用いて、自然な生理条件下での分子間相互作用を高感度に検出~
図1. ポリドーパミン被覆磁性リポソームと糖化アルブミンによるクラスター形成と磁気検出

<関連情報>

ポリドーパミン官能化磁性リポソームを用いた磁気プローブによるレクチン-グリカン相互作用解析(ブラウン運動緩和法) Polydopamine-Functionalized Magnetoliposomes as Magnetic Probes for Lectin–Glycan Interaction Analysis through Brownian Relaxation

Adira N. Ryofi,Kyohei Okubo,Akito Nunome,Tsung-Che Chang,Katsunori Tanaka,and Yoshitaka Kitamoto
ACS Applied Materials & Interfaces  Published: October 15, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/acsami.5c12462

Abstract

Polydopamine-coated magnetoliposomes (PDA-MLs) are adhesive biocomposite nanomaterials commonly employed in intracellular applications such as controlled drug delivery, theranostics, and biosensing. However, the influence of their adhesive properties on lectin–glycan interactions remains unexplored. In this study, we developed PDA-MLs as magnetic sensing labels for the rapid detection of lectin–glycan binding using alternating current (AC) magnetization measurements in liquid media. The adhesive PDA-ML surface enables facile biomolecule adsorption, facilitating their integration into biosensors. The effects of dopamine-polymerization time on the morphological and functional properties of PDA-MLs were systematically investigated. Extended polymerization resulted in a thicker PDA layer that enhanced lectin immobilization on the ML surface. Multivalent N-glycan-clustered albumin facilitated cross-linking among lectin-immobilized PDA-MLs, leading to remarkable changes in the AC magnetization, compared with interactions with monovalent Gal-N-glycan and Sia-N-glycan. Specific lectin–glycan pairs produced distinct changes in AC magnetization spectra, whereas mismatched combinations showed minimal changes. These findings reveal that structure–property relationships are critical to the design of PDA-ML-based biorecognition systems, highlighting their potential in biosensing and bioanalytical applications.

生物化学工学
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