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脂質分子をキャリアとしたDNA被覆ナノ粒子の2次元結晶化および構造制御

Research Project

Project/Area Number 15J11113
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nanomaterials engineering
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

磯貝 卓巳  名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords脂質二重膜 / ナノ粒子 / DNA / 2次元結晶化 / 構造制御 / 相転移 / セルフアセンブリ
Outline of Annual Research Achievements

我々はDNAを被覆したナノ粒子(DNA被覆ナノ粒子)を脂質二重膜内の脂質分子によって拡散させ、DNAによってナノ粒子同士を結合させることでナノ粒子の2次元結晶を作製する手法を開発した。本研究では、我々の考案した手法を用いて様々な構造を持つナノ粒子の2次元結晶を作製することを目的としている。そこで、ナノ粒子に被覆されているDNAの塩基配列を変化させ、塩基配列と結晶構造の関係を調査した。さらに、脂質二重膜の相転移が膜上のDNA被覆ナノ粒子に及ぼす影響を調べた。
2次元結晶の構造制御に関しては、これまでにマグネシウムイオンの濃度を変化させることでDNA被覆ナノ粒子の2次元結晶の粒子間距離が減少し、また周期構造も変化することを明らかにした。さらに、ナノ粒子に被覆するDNAの塩基配列と結晶構造の関係を調べたところ、DNAの塩基数を増加させることで2次元結晶の粒子間距離を増加させることに成功した。よって、マグネシウムイオン濃度とDNAの塩基配列の2つのパラメータによって2次元結晶の構造を精密に制御できることが示唆された。
また、脂質二重膜の相転移が膜上のDNA被覆ナノ粒子に及ぼす影響を調べたところ、カチオン性の脂質DDABから成る脂質二重膜が相転移によってゲル相と指組みゲル相を形成し、DNA被覆ナノ粒子が指組みゲル相に優先的に分配されることがわかった。DNA被覆ナノ粒子の有無による脂質二重膜の相転移の違いを調べたところ、DNA被覆ナノ粒子が膜に吸着した方が指組みゲル相の割合が増加していた。これは、DNA被覆ナノ粒子によって、膜内の指組みゲル相の形成が促進されたことを意味する。この原因は、DNA被覆ナノ粒子と吸着した脂質分子が指組みゲル相になりやすいためだと考えられる。そのため、脂質二重膜の指組みゲル相の形成位置や大きさによって、2次元結晶の形成位置やサイズを制御できる可能性が示された。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Phase transition process in DDAB supported lipid bilayer2017

    • Author(s)
      Takumi Isogai, Sakiko Nakada, Naoya Yoshida, Ryugo Tero, Shunta Harada, Toru Ujihara, Miho Tagawa
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth

      Volume: 印刷中 Pages: 88-92

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2016.09.063

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Effect of magnesium ion concentration on two-dimensional structure of DNA-functionalized nanoparticles on supported lipid bilayer2016

    • Author(s)
      Takumi Isogai, Eri Akada, Sakiko Nakada, Naoya Yoshida, Ryugo Tero, Shunta Harada, Toru Ujihara, Miho Tagawa
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 55 Issue: 3S2 Pages: 03DF11-03DF11

    • DOI

      10.7567/jjap.55.03df11

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 脂質二重膜上におけるDNA修飾ナノ粒子2次元結晶の構造制御2016

    • Author(s)
      磯貝卓巳
    • Organizer
      計算機センター特別研究プロジェクト『結晶成長の数理』第11回研究会 核生成再考 ~古典核生成理論を越えて~
    • Place of Presentation
      学習院大学, 東京都
    • Year and Date
      2016-12-17
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Controlling two-dimensional structure of DNA-linked Au nanoparticle lattices on supported lipid bilayer2016

    • Author(s)
      Takumi Isogai
    • Organizer
      22nd International Conference on DNA Computing and Molecular Programming
    • Place of Presentation
      Ludwig-Maximilians-University, Munich, Germany
    • Year and Date
      2016-09-04
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Phase transition process in DDAB supported lipid bilayer2016

    • Author(s)
      Takumi Isogai
    • Organizer
      18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
    • Place of Presentation
      Nagoya Congress Center, Nagoya, Japan
    • Year and Date
      2016-08-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] DDAB平面脂質二重膜の相転移過程の直接観察2016

    • Author(s)
      磯貝卓巳
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東工大 大岡山キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 脂質二重膜上のDNA被覆ナノ粒子の2次元配列に及ぼすマグネシウムおよび脂質膜形状の影響2015

    • Author(s)
      磯貝卓巳
    • Organizer
      第45回結晶成長国内会議
    • Place of Presentation
      北海道大学学術交流会館
    • Year and Date
      2015-10-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of magnesium ion concentration on two-dimensional structure of DNA-functionalized nanoparticles on supported lipid bilayer2015

    • Author(s)
      磯貝卓巳
    • Organizer
      8th International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics
    • Place of Presentation
      Tower Hall Funabori, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2015-06-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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