Penelitian di Hayashi Lab

Analisis Fenomena Molekuler pada Biointerface

Lihatlah sekitarmu!
Berapa banyak fenomena antarmuka bahan-bahan sintetik dengan tubuh yang dapat kita temui?

Mulai dari kosmetik, pakaian, hingga lensa kontak, berbagai macam biointerface dapat ditemukan di sekitar kita.

Ketika terjadi kontak antara sel atau jaringan dengan suatu material, protein dalam sel berinteraksi dengan permukaan suatu material dan mengirimkan sinyal-sinyal kepada sel.

Sinyal-sinyal tersebut mempengaruhi perilaku sel, diantaranya adhesi, ekstensi, pergerakan, dan kematian sel. Hal ini mengakibatkan adanya respon makroskopik tubuh kita, pembekuan darah, respon penolakan, dan lain-lain.

Kami mencoba memahami proses-proses yang terjadi dalam penyampaian sinyal menggunakan metode orisinal kami yang berdasarkan pada analisis terhadap biosurface dan biointerface.

  1. fenomena fisika dan kimia apa sajakah yang terlibat dalam biokompatibilitas?
  2. Proses molekuler apakah yang terjadi dalam interaksi antara material sintetik dengan sel atau jaringan?

Target-target penelitian

  • Interaksi ligan-reseptor yang terlibat pada proses rekognisi molekuler (kami mempelajari struktur, fluktuasi, dan dinamika molekul)
  • Identifikasi dan analisis struktur molekul protein yang teradsorbsi pada permukaan material-material solid.
  • Molekul air di sekeliling material biokompatibel serta relevansinya dengan biokompatibilitas.
  • Peristiwa molekuler pada antarmuka sel-material.

 

Pengembangan Alat-alat Analisis Orisinal

Untuk mengobservasi peristiwa-peristiwa molekuler pada biointerface, kami mengembangkan alat-alat analisis kami secara mandiri. Kami mempelajari dan mengembangkan teknik-tenik berikut untuk menginvestigasi biointerface.

Mikroskopi gaya atom atau atomic force microscopy (AFM) untuk pencitraan biointerface.

Pada awalnya, AFM dipergunakan untuk menangkap citra struktur material nano dalam kondisi vakum.

Kini AFM telah berevolusi menjadi alat yang mampu memvisualisasikan tingkah laku biomolekul pada biointerface.

Sebagai pengembangan dari cantilever yang berbasis piezo, kami telah merancang sistem eksitasi photo-thermal untuk menciptakan cantilever yang mampu berosilasi secara stabil dalam air.

 

Tip-enhanced Raman Spectroscopy (TERS)

Tip-enhanced Raman Spectroscopy (TERS)
Dengan TERS, kita dapat memperoleh informasi mengenai properti kimia terlokalisasi suatu sampel dengan resolusi skala nano melalui spektrum Raman area di bawah probe metal.

Sampel target kami tidak terbatas pada material anorganik dan organik beserta permukaannya. Kami mencoba mendiagnosis molekul protein tunggal, yang berperan sebagai “alas”bagi pelekatan sel (juga dikenal sebagai matriks ekstra selular).

Single-molecule force spectroscopy

AFM memungkinkan evaluasi daya adhesi pada level molekul tunggal. Interaksi molekuler pada level pikoNewton (pN) dapat diinvestigasi dengan teknik force measurement kami. Dengan metode ini, gambaran mengenai proses molekular rekognisi biomolekul dapat diperoleh.

Analisis gaya permukaan dengan AFM

Kami mempelajari perilaku air pada biointerface melalui analisis gaya permukaan. Sejauh ini, kami telah menemukan bahwa molekul-molekul air di sekitar permukaan bioinert berperan sebagai physical barrier yang menghalangi adsorpsi dan adhesi protein maupun sel pada permukaan-permukaan yang sangat resistan terhadap biomolekul.

Kata kunci

Scanning probe microscopy

Atomic force microscopy
Mikroskopi gaya atom

Nanophotonics

Nanofotonik

Pengukuran gaya molekul tunggal peptida, protein, ligan-reseptor, molekul antibodi-antigen, dll.