画像・電気同時計測による平面脂質二分子膜形成過程における自己秩序化の研究

• Project/Area Number: 12780501
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biophysics
• Research Institution: Hiroshima City University
• Principal Investigator: 藤原 久志 広島市立大学, 情報科学部, 助手 (40264949)
• Project Period (FY): 2000 – 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2001: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2000: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: 平面脂質二分子膜 / 膜形成 / 自己組織化 / 画像・電気同時計測

Research Abstract

本研究課題では、画像撮影・記録技術の革新を背景に、画像・電気同時計測により平面脂質二分子膜形成過程での自己秩序化の詳細を明らかにすることを目的として、以下の研究を平成13年度に行った。
(1)画像解像度の向上および画像処理システムの開発
膜形成過程の観測を長焦点顕微鏡+210万画素(8ビット)CCDカメラで行い、画素情報全てをビットマップでハードディスクに記録した。システムの空間分解能は、数μmにまで向上した。記録画像は、スキャナを利用した画像処理システムにより解析し、膜形成過程における任意の時間での二分子膜領域の面積計算、あるいは非二分子膜領域との境界面拡大速度等の計算を可能にした。
(2)自己秩序化の解析・検討
システムの空間分解能の向上(二分子膜発生の瞬間に狙い)に時間がかかり、脂質分子あるいは膜作製温度を変えての実験は行えなかった。しかし、(1)で開発したシステムによる画像・電気同時計測データを解析した結果、膜形成液滴(卵黄ホスファチジルコリン含有)の付着・放置後に、まず膜厚が全体的に約100nm程度まで薄膜化し、その後二分子膜に相当する膜厚4nmの領域が出現し、周囲の脂質分子を取り込み配向させつつ拡大・成長するという描像が得られた。なお、本研究では大きさ50μmの発生二分子膜を確認している。これは今までで最小の平面脂質二分子膜の観測例である。また本研究により、これまで反射光観測された黒膜の発生が、厳密に二分子膜の発生に対応する事が初めて実証された。