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ナノバイオテクノロジー―新しいマテリアル,プロセスとデバイス―

(2003年『ナノバイオテクノロジーの最前線』普及版)

商品コード: B0885

  • 監修: 植田充美
  • 発行日: 2009年8月
  • 価格(税込): 6,696 円
  • 体裁: A5判,429ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0111-2

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刊行にあたって

 ヒトをはじめ,多くの生物のゲノム情報が次々と解明され,この情報を応用する研究や産業が展開し,遺伝子(DNA)という分子にまつわる技術が格段に進歩しつつあります。この発展には,コンピューターによる情報技術(IT)と遺伝子工学に代表されるバイオテクノロジーの融合が大きく寄与しています。この流れは,マテリアルサイエンスの進展によるマイクロレベルでの加工技術であるチップテクノロジーにより,網羅的(コンビナトリアル)な研究手法を可能にし,生命科学の研究を一気に変貌させてきています。
 しかし,ポストゲノム研究の中核を占めるプロテオームやメタボローム研究とそれを通じて一個の細胞の生きざまともいえる動態を解析することにおいて,複雑で,不安定な要素をふくむポストゲノム時代の主人公たちの分子の把握には,さらなる高度なテクノロジーが渇望されてきました。ナノテクノロジーは,こういった期待に応えうる技術として,現在のバイオテクノロジーへの浸透が始まり,やがて融合し,いわゆるナノバイオテクノロジーという新しい魅力に富んだ研究分野や産業の萌芽への胎動が聞こえ始めてきています。
 ナノバイオテクノロジーの究極の世界は,ナノテクノロジーやITとともに,生命の基本的分子メカニズムの解析を行うナノバイオロジーとの3者による融合や,これにより開拓されてきた革新的なコンビナトリアル・サイエンスの世界を通して,分子レベルで自在に制御できる生体高分子を創製したり,それを組織化して有機組織体(細胞)を構築したりするバイオエンジニアリングの世界であろうと考えられます。この方向に,新しい産業や社会の活性化と,さらには,若い世代へのフューチャーサイエンスへの関心の喚起を託していけるのではないでしょうか。
 現在のナノバイオテクノロジーの最新技術を結集した本成書が,究極のナノバイオテクノロジーに向かう多くの研究や研究者の一助になることを願うものであります。また,本分野でご活躍中の先生方には,超ご多忙の中,ご執筆頂き,改めて深謝いたしますとともに,ナノバイオテクノロジーという新しい研究分野の発展を祈念いたします。 

2003年10月  京都大学大学院農学研究科 応用生命科学専攻 植田充美

<普及版の刊行にあたって>
 本書は2003年に『ナノバイオテクノロジーの最前線』として刊行されました。普及版の刊行にあたり,内容は当時のままであり加筆・訂正などの手は加えておりませんので,ご了承ください。

2009年8月  シーエムシー出版 編集部

著者一覧

植田充美   (現)京都大学大学院 農学研究科 応用生命科学専攻 教授
渡邉英一   (現)東北大学 未来科学技術研究センター 産学官連携研究員
阿尻雅文   (現)東北大学 原子分子材料科学高等研究機構 教授
細川和生   (現)(独)理化学研究所 前田バイオ工学研究室 専任研究員
前田瑞夫   (現)(独)理化学研究所 前田バイオ工学研究室 主任研究員
森本展行   東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 助手
秋吉一成   東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 教授
東 雅之   (現)大阪市立大学大学院 工学研究科 化学生物系専攻 教授
近藤昭彦   (現)神戸大学大学院 工学研究科 応用化学専攻 教授
大西徳幸   (現)マグナビート(株) 代表取締役社長
松村英夫   (独)産業技術総合研究所 光技術研究部門&ライフエレクトロニクス研究ラボ 主任研究員
伊藤嘉浩   (財)神奈川科学技術アカデミー 伊藤「再生医療バイオリアクター」プロジェクト プロジェクトリーダー
         (現)(独)理化学研究所 基幹研究所 伊藤ナノ医工学研究室 主任研究員
石塚紀生   (株)京都モノテック 研究開発部 主任研究員
         (現)(株)エマオス京都 代表取締役
水口博義   (現)(株)京都モノテック 代表取締役
一木隆範   (現)東京大学大学院 工学系研究科 バイオエンジニアリング専攻 准教授
高橋治雄   (現)(株)豊田中央研究所 バイオ研究室 室長(主監)
芝 清隆   (現)(財)癌研究会癌研究所 蛋白創製研究部 部長
本多裕之   (現)名古屋大学大学院 工学研究科 化学・生物工学専攻 教授
加藤竜司   (現)名古屋大学 工学研究科 生物機能工学専攻 助教
神谷秀博   (現)東京農工大学大学院 共生科学技術研究院 教授
松永 是   東京農工大学 工学部 生命工学科 教授
田中 剛   (現)東京農工大学大学院 共生科学技術研究院 准教授
民谷栄一   (現)大阪大学大学院 工学研究科 精密科学・応用物理学専攻 教授
長棟輝行   (現)東京大学大学院 工学系研究科 バイオエンジニアリング専攻 教授 化学生命工学専攻(兼務)
加地範匡   徳島大学 薬学部 科学技術振興事業団CREST 大学院生・日本学術振興会 特別研究員(DC)
         (現)名古屋大学大学院 工学研究科 化学・生物工学専攻 応用化学分野 助教
長田英也   徳島大学 薬学部 科学技術振興事業団CREST 大学院生
         (現)(独)産業技術総合研究所 健康工学研究センター 特別研究員
馬場嘉信   (現)名古屋大学大学院 工学研究科 教授;(独)産業技術総合研究所 健康工学研究センター 副センター長
岩堀健治   (現)(独)科学技術振興機構 さきがけ 専任研究員
村岡雅弘   (独)科学技術振興事業団 戦略的創造研究推進事業 研究員
山下一郎   松下電器産業(株) 先端技術研究所 主幹研究員
伊永隆史   (現)首都大学東京大学院 理工学研究科 教授
斉藤美佳子  (現)東京農工大学大学院 工学府 生命工学専攻 准教授
松岡英明   東京農工大学 工学部 生命工学科 教授
桂 進司   豊橋技術科学大学 エコロジー工学系 助教授
         (現)群馬大学大学院 工学研究科 環境プロセス工学専攻 教授
山口猛央   東京大学大学院 工学系研究科 化学システム工学専攻 助教授
         (現)東京工業大学 資源化学研究所 教授
後藤雅宏   (現)九州大学大学院 工学研究院 応用化学部門 教授
迫野昌文   九州大学大学院 工学研究院 応用化学部門 日本学術振興会 特別研究員
         (現)(独)科学技術振興機構 さきがけ 構造機能と計測分析領域 さきがけ研究者;(独)理化学研究所 前田バイオ工学研究室 訪問研究員
大内 敬   東京理科大学 理工学部 応用生物科学科 助手
         (現)パラエストラ小岩 代表
新井孝夫   東京理科大学 理工学部 応用生物科学科 教授
新谷幸弘   ジーエルサイエンス(株) 技術開発部
中野秀雄   (現)名古屋大学大学院 生命農学研究科 教授
黒田俊一   (現)名古屋大学大学院 生命農学研究科 生命技術科学専攻 生物機能技術科学講座 教授
谷澤克行   大阪大学 産業科学研究所 教授
妹尾昌治   (現)岡山大学大学院 自然科学研究科 教授
上田政和   (現)慶應義塾大学 一般・消化器外科 准教授
花木賢一   (現)東京大学大学院 医学系研究科附属疾患生命工学センター 講師
山本健二   (現)国立国際医療センター・国際臨床研究センター センター長
福森義信   神戸学院大学 薬学部 教授
市川秀喜   (現)神戸学院大学 薬学部 製剤学研究室・ライフサイエンス産学連携研究センター 准教授
谷山義明   (現)大阪大学大学院 医学系研究科 臨床遺伝子治療学 准教授
島村宗尚   大阪大学大学院 医学系研究科 臨床遺伝子治療学・遺伝子治療学 大学院生
金田安史   (現)大阪大学 医学系研究科 教授
森下竜一   (現)大阪大学大学院 医学系研究科 臨床遺伝子治療学 寄附講座 教授
田畑泰彦   京都大学 再生医科学研究所 生体組織工学研究部門 生体材料学分野 教授
大和雅之   (現)東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 教授
岡野光夫   (現)東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 所長・教授
上田太郎   (独)産業技術総合研究所 ジーンファンクション研究センター 主任研究員
         (現)(独)産業技術総合研究所 セルエンジニアリング研究部門 部門付き
平塚祐一   (独)産業技術総合研究所 ジーンファンクション研究センター 日本学術振興会 特別研究員
         (現)北陸先端科学技術大学院大学 マテリアルサイエンス研究科 講師
米倉功治   大阪大学大学院 生命機能研究科 助手・科学技術振興事業団 ICORP超分子ナノマシンプロジェクト 研究員
         (現)(独)理化学研究所 播磨研究所 米倉生体機構研究室 准主任研究員
眞木さおり   科学技術振興事業団 ICORP超分子ナノマシンプロジェクト 研究員
         (現)(独)理化学研究所 播磨研究所 タンパク質結晶構造解析研究グループ 研究員
難波啓一   (現)大阪大学大学院 生命機能研究科 教授
多田隈尚史  早稲田大学 理工学部 物理学科 助手
座古 保   早稲田大学 理工学部 物理学科 客員研究員
         (現)(独)理化学研究所 バイオ工学 専任研究員
船津高志   早稲田大学 理工学部 物理学科 教授
         (現)東京大学大学院 薬学系研究科 生体分析化学教室 教授
円福敬二   九州大学大学院 システム情報科学研究院 超伝導科学部門 教授
加藤 薫   (現)(独)産業技術総合研究所 脳神経情報研究部門 主任研究員
安藤敏夫   (現)金沢大学 理工研究域数物科学系 教授
眞島利和   (独)産業技術総合研究所 光技術研究部門 ライフエレクトロニクス研究ラボ 主任研究員
田之倉優   (現)東京大学大学院 農学生命科学研究科 教授
伊東孝祐   東京大学大学院 農学生命科学研究科 産学連携研究員
水谷泰久   (現)大阪大学大学院 理学研究科 教授

 執筆者の所属表記は、注記以外は2003年当時のものを使用しております。

目次

第1章 ナノテクノロジーとバイオテクノロジーの融合
1. はじめに
2. マテリアルを基盤とするナノバイオテクノロジー
3. 生命体を基盤とするナノバイオテクノロジー

第2章 ナノバイオテクノロジーの潮流
1. ナノバイオテクノロジーの基盤化と産業創生
1.1 はじめに
1.2 ナノバイオテクノロジーの各国の取り組み
1.2.1 ナノテクノロジー特許動向
1.2.2 ナノバイオテクノロジーの主要国の取り組み
1.2.3 わが国のアカデミア、学術団体、民間業界団体の取り組み
1.3 産業基盤技術としてのナノバイオテクノロジー
1.3.1 ナノバイオテクノロジーとは
1.3.2 産業技術としてのナノテクノロジー
1.3.3 ナノバイオテクノロジーの産業技術としての課題
1.3.4 ナノバイオテクノロジーの産業への応用事例と今後の展望
1.4 ナノバイオテクノロジーの知識基盤構築と技術経営
1.4.1 ナノバイオテクノロジーの基盤化のための知識の構造化
1.4.2 知識の構造化による製造知識の基盤化
1.4.3 技術移転と技術経営、産業創成支援社会システム
1.5 おわりに

第3章 ナノバイオテクノロジーを支えるマテリアル
1. ナノ構造の構築
1.1 はじめに
1.2 ナノ構造の構築とナノバイオテクノロジー
1.2.1 合成の時代から構造形成の時代へ
1.2.2 ナノ構造の形成の基盤技術
(1) プロセッシングの視点とナノ構造形成の制御
(2) ナノバイオに必要な構造形成技術
(3) アドレッシングのプロセスとナノバイオテクノロジー
1.3 ナノ粒子合成の方法
1.3.1 噴霧熱分解法
1.3.2 逆ミセル法・ホットソープ法
1.3.3 ゲル・ゾル法
1.3.4 超臨界水熱合成法
1.3.5 プロセスの相似性と原理出し
1.4 ナノ構造のアドレッシング:設計通りの配列
1.4.1 ナノ構造のバイオモディフィケーション
1.4.2 配位・アドレッシングのためにバイオアセンブリー
1.4.3 基板へのアドレッシング
(1) リソグラフィー
(2) マイクロコンタクトプリンティング法
(3) DNAのパターンニング
1.5 おわりに―産業基盤化へ向けて―

2. ナノ有機・高分子マテリアル
2.1 DNA複合ナノマテリアルとバイオ応用
2.2 高分子ナノゲルの設計とバイオ機能
2.2.1 はじめに
2.2.2 ナノゲルの設計
(1) 重合法による化学架橋ナノゲル
(2) 高分子鎖の化学架橋によるナノゲル
(3) 自己組織化法による物理架橋ナノゲル
2.2.3 ナノゲルのバイオ機能
(1) タンパク質との複合体形成とDDS
(2) 核酸との複合体形成とDDS
(3) ナノゲルの分子シャペロン機能
2.3 ナノ機能性分子の利用に適した反応場の構築とその安定化
2.3.1 はじめに
2.3.2 細胞を利用したナノバイオ
2.3.3 細胞器官の利用
2.3.4 膜を介した反応の利用とその安定化
2.3.5 おわりに
2.4 刺激応答性磁性ナノ粒子の開発とバイオテクノロジーへの展開
2.4.1 はじめに
2.4.2 期待される磁性ナノ粒子材料
(1) 革新的な磁性ナノ粒子―刺激応答性磁性ナノ粒子―の開発
(2) 熱応答性高分子とは
(3) 熱応答性磁性ナノ粒子
2.4.3 熱応答性磁性ナノ粒子のバイオ領域への展開例
(1) バイオ分離への応用
(2) 酵素固定化への応用
(3) 遺伝子工学からゲノム・プロテオーム解析への応用
(4) 細胞分離・アッセイへの応用
2.4.4 将来展望
2.5 リポソーム含有複合微粒子
2.5.1 はじめに
2.5.2 微粒子複合化の基礎
2.5.3 マグネト・リポソーム
2.5.4 リポソームのエレクトロ・パーミエーション
2.5.5 おわりに
2.6 ナノマテリアルとしてのDNA
2.6.1 はじめに
2.6.2 DNAが電気を通す
2.6.3 DNAでナノ構造を創る
2.6.4 DNAで計算する
2.6.5 DNAで分子認識する
2.6.6 DNAを触媒にする
2.6.7 DNAナノデバイス
2.6.8 DNAマシーン
2.6.9 DNAで認証する
2.6.10 おわりに

3. ナノ無機マテリアル
3.1 シリカ系モノリス型HPLCカラムによる超高速・高性能分析
3.1.1 はじめに
3.1.2 従来のHPLC用充填カラム
3.1.3 シリカ系モノリス型カラム
3.1.4 クロマトグラフィー特性
3.1.5 ナノバイオへの展望
3.1.6 おわりに
3.2 ナノバイオ分析デバイスの微細加工技術
3.2.1 はじめに
3.2.2 μTAS、バイオMEMSの基盤材料と微細加工技術
(1) 石英ガラスエッチング
(2) ホウ珪酸ガラスエッチング
3.2.3 ナノバイオ分析デバイス
(1) 基本的なマイクロ流体デバイス作製プロセス
(2) マイクロミキサーデバイス
(3) マイクロ流体デバイスへの埋め込み電極形成
(4) 高機能バイオ分析デバイス作製への応用
3.2.4 おわりに
3.3 ナノ制御されたメソ多孔体のバイオ領域への展開
3.3.1 はじめに
3.3.2 メソ多孔体の種類と合成
3.3.3 メソ多孔体へのバイオ分子の固定化
3.3.4 酵素のメソ多孔体への吸着メカニズムの解析
(1) サイズの影響
(2) 細孔内のイオン的性質の影響
(3) チャンネル構造の影響
3.3.5 固定化されたバイオ分子の特性
(1) タンパク質の安定化
(2) タンパク質工学との組み合わせによる相乗効果
(3) クロロフィルの安定化
3.3.6 応用展開
(1) パルプ漂白への応用
(2) 水素発生
3.3.7 おわりに
3.4 無機マテリアルに働きかけるタンパク質
3.4.1 はじめに
3.4.2 タンパク質の働きによる分類
3.4.3 バイオミネラリゼーションに関わるタンパク質
3.4.4 合理的なタンパク工学と選択を重視する進化分子工学
3.4.5 無機マテリアルに働きかける人工タンパク質の研究
3.4.6 MolCraftを用いた人工タンパク質創製
3.4.7 おわりに
3.5 生物が造るナノプールとナノ粒子との協奏
3.5.1 ナノ粒子合成とその配列制御
3.5.2 フェリチンを用いた粒子合成
3.5.3 生物由来の界面活性物質を用いた分散性ナノ粒子の合成
3.5.4 おわりに

第4章 ナノバイオテクノロジーを支えるインフォーマティクス
1. ナノバイオテクノロジーを支えるインフォーマティクス
1.1 はじめに
1.1.1 ナノバイオテクノロジーにおける生物情報科学
1.1.2 生物学におけるデータベースとその利用
1.1.3 新機能分子創製のための探索型データベース
1.2 学習するコンピュータ
1.3 探索可能なデータベースを用いたMHCクラスII分子へ結合するペプチドの予測
1.3.1 ファジィニューラルネットワーク(FNN)
1.3.2 FNNを用いたペプチド結合予測
1.4 ペプチド探索のストラテジー
1.4.1 ペプチドチップの利用
1.4.2 ナノバイオテクノロジーにおける最適生体分子の探索

第5章 ナノバイオテクノロジーで広がるプロセスとデバイス
1. バイオプロセスによるナノバイオミネラルの創製とその応用
1.1 はじめに
1.2 シリカのバイオミネラリゼーション
1.3 バイオナノマグネタイトの結晶制御機構の解析
1.3.1 バイオナノマグネタイトのキャラクタリゼーション
1.3.2 磁性細菌粒子合成に関与する遺伝子の探索
1.3.3 全ゲノム解析に基づくマグネタイト形成機構の解析
1.3.4 人工マグネタイトの粒径制御
1.4 磁性細菌粒子の工学的応用
1.5 おわりに

2. ナノテクノロジーとバイオチップ・センサー開発
2.1 バイオテクノロジーとナノテクノロジーの接点
2.2 ナノ解析・操作のためのツールの重要性
2.3 ナノテクノロジーが新たなバイオセンサーを創出
2.4 マイクロチップ集積テクノロジーと生体機能解析
2.4.1 遺伝子増幅/タンパク合成チップ
2.4.2 脂質膜チャンバーアレイ
2.4.3 細胞チップ・センサーの開発
(1) アレルギー応答細胞チップセンサー
(2) 神経細胞センサーによるドラックスクリーニング
(3) 集積型免疫細胞チップと抗体スクリーニング
2.5 おわりに

3. 抗体マイクロアレイ
3.1 はじめに
3.2 タンパク質発現プロファイリング、タンパク質相互作用解析用の抗体マイクロアレイシステム開発の現状
3.3 抗体マイクロアレイシステム作製のための基盤技術
3.4 ESD法による抗体マイクロアレイの作製と免疫測定系への応用例
3.5 おわりに

4. 次世代ナノバイオデバイス

5. バイオナノプロセスによるデバイス作製
5.1 はじめに
5.2 バイオの世界
5.2.1 自己集合能力
5.2.2 バイオミネラリゼーション
5.3 バイオナノプロセス
5.3.1 フェリチンタンパク質
5.3.2 配列化・二次元結晶化
5.3.3 フェリチンタンパク質殻の除去
5.3.4 アポフェリチンタンパク質への金属の内包
5.3.5 フローティングゲートメモリー
5.4 バイオナノプロセスの未来

6. マイクロ化学プロセスに適したマイクロ質量分析システム
6.1 はじめに
6.2 MS開発研究の着眼点
6.3 マイクロ化学反応プロセスのオンチップ集積によるマイクロ化学システムの開発
6.4 マイクロTOF/MSプロトタイプ装置の開発
6.5 モノリスインターフェイス接続によるマイクロTOF/MSの高機能システム化

7. 単一細胞操作支援ロボット
7.1 はじめに
7.2 単一細胞操作支援ロボットの発想
7.3 マイクロインジェクションの自動化の試み
7.4 おわりに

8. DNA分子の操作技術とその応用

9. 分子認識イオンゲート膜
9.1 はじめに
9.2 分子認識ゲート膜
9.3 分子認識細孔径制御
9.4 DDS製剤のための分子認識マイクロカプセル
9.5 おわりに

10. ナノ集合体の孤立空間を利用したタンパク質のリフォールディング
10.1 はじめに
10.2 タンパク質リフォールディング法とその問題点
10.3 ナノ集合体逆ミセルの特性
10.4 逆ミセルのナノ空間を利用した変性タンパク質のリフォールディング
10.5 逆ミセル法における分子シャペロンの利用
10.6 逆ミセル法の今後の展望

11. リポソームを用いたモノクローナル抗体の生細胞導入法の開発とその応用
11.1 モノクローナル抗体の生細胞導入法
11.2 細胞内生体分子のイメージング
11.3 細胞内生体分子の機能研究
11.4 おわりに

12. ナノバイオを指向した分析装置:マイクロ/ナノフローHPLC
12.1 はじめに
12.2 マイクロ/ナノフローHPLCシステム
12.3 送液システム
12.3.1 概要
12.3.2 ダブルピストンポンプ
12.3.3 異物性溶媒における流量精度およびグラジエント系での送液安定性の評価
12.3.4 標準試料による送液性能の評価
12.4 分離カラム
12.5 検出器
12.5.1 紫外/可視吸光度検出器(UV/VIS検出器)
12.5.2 電気化学検出器
12.6 HPLCの2次元化
12.7 おわりに

第6章 ナノバイオテクノロジーで広がる新しい世界
1. ナノ分子クリエーション
1.1 コンビナトリアル・バイオエンジニアリングによる新しい分子の創製
1.1.1 はじめに
1.1.2 コンビナトリアル・バイオエンジニアリング
1.1.3 ナノバイオ分子ディスプレイ
1.1.4 網羅的分子スクリーニングとクリエーション
(1) 新しいタンパク質工学の戦略
(2) 新機能ナノタンパク質クリエーション
1.2 無細胞系ナノバイオテクノロジーによる新規タンパク質分子創製技術
1.2.1 はじめに
1.2.2 リボソームディスプレイ
1.2.3 エマルジョン法
1.2.4 SIMPLEX
1.2.5 おわりに

2. ナノメディシン
2.1 中空バイオナノ粒子を用いるピンポイントDDSおよび遺伝子導入法
2.1.1 はじめに
2.1.2 技術背景
2.1.3 中空バイオナノ粒子の開発へ
2.1.4 中空バイオナノ粒子の性質
2.1.5 中空バイオナノ粒子によるピンポイント物質導入
2.1.6 中空バイオナノ粒子の再標的化
2.1.7 中空バイオナノ粒子の今後の展開
2.1.8 おわりに
2.2 量子ドットの生物・医療応用
2.2.1 はじめに
2.2.2 量子ドットの蛍光特性
2.2.3 量子ドットの親水化
2.2.4 量子ドットの生物学応用
2.2.5 量子ドットの医療応用
2.2.6 量子ドットの問題点
2.2.7 展望
2.3 がん中性子捕捉療法におけるナノ粒子を用いた増感原子のデリバリー
2.3.1 はじめに
2.3.2 中性子捕捉療法の原理
2.3.3 ホウ素クラスターBSHとそのナノ粒子キャリアー
2.3.4 ガドリニウム中性子捕捉療法へのナノ粒子の適用
(1) 体循環経由での腫瘍内へのガドリニウムの送達
(2) 腫瘍内直接投与のためのキトサン粒子の設計と調製
(3) その他の試み
2.3.5 おわりに
2.4 ナノテクノロジーを用いた遺伝子導入ベクターの開発と応用
2.4.1 はじめに
2.4.2 HVJ-liposomeの開発
2.4.3 HVJ envelope vectorの開発
2.4.4 中枢神経系への遺伝子導入
2.4.5 HGFの神経保護効果
2.4.6 ラット脳虚血モデルへの遺伝子治療
2.4.7 おわりに
2.5 ナノメディシンとしてのフラーレンの展開
2.5.1 はじめに
2.5.2 がんの光線力学療法
2.5.3 PEG修飾フラーレンと超音波との組み合わせによるin vitro抗がん活性
2.5.4 がんの超音波力学的治療実験
2.5.5 おわりに
2.6 再生医療のためのナノテクノロジー―ナノインテリジェント表面を活用する細胞シート工学―
2.6.1 はじめに
2.6.2 温度応答性培養皿
2.6.3 細胞シート工学

3. ナノマシン
3.1 ナノアクチュエータとしてのタンパク質分子モーター
3.1.1 タンパク質分子モーターとは
3.1.2 タンパク質分子モーターの動作原理
3.1.3 ナノアクチュエータとしてのタンパク質分子モーター
(1) 大きさと自己組織化
(2) エネルギー源
(3) 大量生産
(4) 高性能化・新機能付加
(5) 短所
3.1.4 タンパク質分子モーターの利用可能分野
3.1.5 生物学的アプローチ
3.2 極低温電子顕微鏡法による超分子の構造解析
3.2.1 はじめに
3.2.2 特徴
3.2.3 結像原理
3.2.4 解析
3.2.5 解析の実例
(1) 細菌べん毛繊維とそのキャップタンパク質の複合体の構造解析
(2) らせん対称性を利用した細菌べん毛繊維の構造解析
3.2.6 おわりに

4. ナノバイオロジー
4.1 蛍光分子イメージング法を用いたナノ分子の検出と機能解析
4.1.1 ナノ分子の検出
4.1.2 蛍光分子イメージングを用いた機能解析
4.1.3 1分子観察の意義
4.1.4 タンパク質相互作用の1分子観察例
(1) シャペロニンGroEL-ESの相互作用
(2) GFPの折れたたみ過程のイメージング
4.1.5 今後の展望
4.2 磁気ナノ粒子を用いた免疫検査
4.2.1 はじめに
4.2.2 磁気的免疫検査法
4.2.3 SQUID磁気センサ
4.2.4 磁気ナノマーカー
4.2.5 免疫検査実験
(1) 磁化率測定
(2) 磁気緩和測定
(3) 残留磁気測定
4.2.6 おわりに
4.3 偏光顕微鏡による細胞の観察
4.3.1 バイオ分野の光学顕微鏡の特徴とその分解能および検出限界
4.3.2 医学・生物学での偏光顕微鏡の貢献
4.3.3 複屈折と偏光顕微鏡
(1) 複屈折
(2) 偏光顕微鏡による複屈折の観察
4.3.4 Pol-scope(液晶を用いた試料の方位に依存しない偏光顕微鏡)
4.3.5 おわりに
4.4 生体分子の高速ナノダイナミクス撮影
4.4.1 はじめに
4.4.2 AFMの仕組み
4.4.3 撮影速度の律速度因子
4.4.4 高速AFM
4.4.5 タンパク質のナノダイナミクス撮影
4.4.6 探針・試料間にかかる力の軽減化
4.4.7 今後の展開
4.5 X線顕微鏡による細胞の機能イメージング
4.5.1 はじめに
4.5.2 密着型フラッシュ軟X線顕微鏡
4.5.3 投影型X線顕微鏡と結像型X線顕微鏡
4.6 X線結晶構造解析からみるナノバイオテクノロジー
4.6.1 ナノバイオテクノロジー(医療と工業への応用)
4.6.2 タンパク質立体構造の解析法
4.6.3 X線結晶構造解析
4.6.4 アゾ化合物およびAzoRについて
4.6.5 AzoRのX線結晶構造
4.7 時間分解振動分光法で観たタンパク質の動き
4.7.1 はじめに
4.7.2 ピコ秒時間分解共鳴ラマン分光法
4.7.3 ミオグロビンの構造ダイナミクス
4.7.4 ヘモグロビンの構造ダイナミクス
4.7.5 今後の展望

第7章 ナノバイオテクノロジーの未来
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