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生体分子のマイクロ秒粘弾性測定

Research Project

Project/Area Number 15710084
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Nanomaterials/Nanobioscience
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

岡嶋 孝治  北海道大学, 電子科学研究所, 助教授 (70280998)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000)
Fiscal Year 2004: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Keywords原子間力顕微鏡 / 1分子計測 / フォーススペクトロスコピー / ナノマニピュレーション / ナノテクノロジー / バイオナノテクノロジー / 粘弾性 / 液中バイオイメージング / 周波数変調型AFM
Research Abstract

本研究では、原子間力顕微鏡(AFM)の高い時間空間分解能を最大限に活用し、生体一分子に働く張力の粘弾性挙動を計測する基礎技術の開発が目的である。1分子の外部環境依存性、および広帯域計測に不可欠な長時間計測を実現するためには、装置ドリフトの影響を抑える手法の開発が必要不可欠である。ミリ秒の帯域の1分子計測においても、AFM装置に不可避に存在するドリフトが計測精度に与える影響が大きいことが分かった。そこで、AFM探針と基板との間のドリフトを補償する技術の開発を行った。本方法は、自作の延伸軸補正用コントローラを用いて、分子と探針との間の相対位置情報を取得し、分子が基板と接触している点(剥がし点)と探針の位置とを結ぶ直線が基板面に対して常に垂直になるように制御する。これにより、装置のドリフトを補正した長時間延伸が可能となった。
一方で、生体分子の粘弾性には、分子内の相互作用に起因するものと分子外の相互作用によるものに分けられるが、特に分子外の相互作用を1分子レベルで計測する手法は確立されていない。そこで、分子外の非特異的相互作用を計測する手法を考案した。本方法は、高分子ゲルにターゲットなる高分子鎖を埋め込み、その埋め込んだ高分子をゲルから引っ張り出すときに生じる力から、分子外相互作用を測定する。本方法を用いて、摩擦力やトポロジカルな相互作用を1分子レベルで計測することが可能となった。さらに、生体分子の粘弾性を固体基板上ではなく、細胞表面で測定することを念頭として、細胞表面を精密に計測する手法を考案し、その有効性を確証した。これらの技術を特許出願することにより、1分子粘弾性計測法の基幹技術を構築した。

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (3 results) Book (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (3 results) Publications (5 results)

  • [Journal Article] Versatility of Self-Oscillation Technique with Mechanical-Acoustic Excitations for Frequency Modulation Atomic Force Microscope in Liquids2004

    • Author(s)
      T.Okajima, F.Tokumoto
    • Journal Title

      Jap J.Appl.Phys. 43・7B

      Pages: 4634-4638

    • NAID

      10013431706

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Fabrication of CNT tips and an AFM for biological samples in liquids2004

    • Author(s)
      H.Azehara, T.Okajima, H.Tokumoto
    • Journal Title

      The 12th International Colloquim on Scanning Probe Microscopy JSAP042253

      Pages: 121-121

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 液中FMモード制御の現状:液中自励発振型AFM2004

    • Author(s)
      岡嶋孝治, 徳本洋志
    • Journal Title

      Molecular Electronics and Bioelectronics (in Japanese) 15・4

      Pages: 197-200

    • NAID

      10013766398

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Book] バイオ分子の単一操作(あすを築くナノテ・バイオ)2005

    • Author(s)
      岡嶋孝治
    • Total Pages
      250
    • Publisher
      森北出版(予定)
    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Book] AFMによる液中イメージングと1分子ダイナミクス(ソフトナノテクノロジー)2005

    • Author(s)
      岡嶋孝治, 徳本洋志
    • Total Pages
      250
    • Publisher
      シーエムシー出版(予定)
    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 表面位置計測方法および表面位置計測装置2005

    • Inventor(s)
      岡嶋 孝治, 田中 賢, 徳本 洋志
    • Industrial Property Rights Holder
      北海道大
    • Industrial Property Number
      2005-001538
    • Filing Date
      2005-01-06
    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 分子計測装置および分子計測方法2004

    • Inventor(s)
      岡嶋 孝治, 徳本 洋志
    • Industrial Property Rights Holder
      北海道大
    • Industrial Property Number
      2004-224573
    • Filing Date
      2004-07-30
    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ゲル基板材料を用いた分子測定装置および分子測定方法2004

    • Inventor(s)
      岡嶋 孝治, 徳本 洋志
    • Industrial Property Rights Holder
      北海道大
    • Industrial Property Number
      2004-262227
    • Filing Date
      2004-09-09
    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] T.Okajima, H.Arakawa, M.T.Alam, H.Sekiguchi, A.Ikai: "Dynamics of a partially stretched protein molecule studied using an atomic force microscope"Biophysical Chemistry. 107. 51-61 (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] A.Ikai, R.Afrin, H.Sekiguchi, T.Okajima, M.T.Alam, S.Nishida: "Nano-mechanical methods in biochemistry using atomic force microscopy"Current Protein & Peptide Science. 4/3. 181-193 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] T.Okajima, H.Tokumoto: "Dynamic-mode AFM in liquids with self-oscillation technique"Biophysical Journal. 86. 478a-478a (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] T.Okajima, H.Tokumoto: "Dynamic mode AFM in liquids for biological samples"The 11th International Colloqium on Scanning Probe Microscopy. 96-96 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] T.Okajima, H.Tokumoto: "Design and operation of frequency modulation AFM in liquids"The 6th International Conference on Noncontact Atomic Force Microscopy. 86-86 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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