東京工業大学(東工大)は10月24日、2次元ナノシートの表面で自発的に規則正しくナノ構造を形成するペプチドを開発したと発表した。

同成果は、東工大物質理工学院材料系 早水裕平准教授らの研究グループによるもので、9月22日付けの英国科学誌「Scientific Reports」に掲載された。

今回、同研究グループは、遺伝子工学的手法を用いて、グラファイトに強く吸着する60種類のペプチドを発見。これらのペプチドは12個のアミノ酸から構成されており、なかでも最も高い吸着力を持つペプチドは、水溶液をグラファイトに滴下するだけで、自発的にグラファイト表面でナノワイヤ状のナノ構造へと自己組織化する。

同様に、シリコン基板上に形成された単層のグラフェン表面においても、ペプチドのナノワイヤへの自己組織化を観測。同ペプチドは、アミノ酸配列に芳香族を持つチロシンを有しており、このチロシンがグラフェンへの吸着において重要な役割を果たしているという。

このアミノ酸配列の一部を変更することによって、単層の二硫化モリブデン表面においても、ペプチドはナノワイヤ構造へと自己組織化する。同研究グループはさらに、アミノ酸配列を制御することで、セレン化モリブデンや窒化ホウ素の表面でも、自己組織化するペプチドの開発に成功している。

さらに、グラフェン・トランジスタを使用した電気伝導測定を行った結果、ペプチドがグラフェン表面にナノワイヤ構造を形成すると、ペプチド・ナノ構造によってグラフェンの電気伝導度が局所的に変調を受けることが観測されている。これは、半導体特性を有する二硫化モリブデン・トランジスタを用いた同様の実験でも観測されたという。

同研究グループは、このペプチド・ナノ構造を機能性タンパク質の足場として使用することにより、特定の生体分子と相互作用する機能性タンパク質をナノシート上に固定したバイオセンサを開発することができるとしている。