チューブ状ベシクルを用いた外場応答性を示すエラスティカへの可塑性の導入

• Project/Area Number: 19031006
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 菅原 正 The University of Tokyo, 大学院・総合文化研究科, 教授 (50124219)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥9,700,000 (Direct Cost: ¥9,700,000); Fiscal Year 2008: ¥5,000,000 (Direct Cost: ¥5,000,000); Fiscal Year 2007: ¥4,700,000 (Direct Cost: ¥4,700,000)
• Keywords: エラスティカ / 磁場配向 / 弾性変形 / コラーゲン / チューブ状ベシクル

Research Abstract

前年度構築した磁場によるチューブ変形をリアルタイム観測するシステムを用い、二種類のリン脂質からなるチューブの変形ダイナミクスの磁場依存性に関する測定を行った。その結果、チューブの屈伸過程に明確なヒステリシスを見出した。チューブの変形に関する先行研究を参照し、この現象は、チューブの曲げにより生じた弾性エネルギーを緩和するように、2種のリン脂質が膜内で再配置することにより生ずるとの解釈を与えた。この結果は、試料に強磁性成分が全く含まれないにもかかわらず、磁場応答がヒステリシスを示しうることを意味している。近年、可塑的なダイナミクスは、自然現象、中でも生命現象を特徴付けるものとして興味がもたれており、単純なシステムでこの様な現象が実現されたことに意義がある。本成果は、分子磁性国際会議で発表を行ったほか、論文として公表した。また、オレイン酸からなる自発的巻き直しダイナミクスを示す螺旋状ベシクルチューブについても磁場の影響を検討し、磁場下でのまき直しダイナミクスに、地磁気下では見られない間欠性が現れることを確認したが、磁場との関連性を議論するには、さらに対照実験が不可欠である。その解明は今後の課題といえよう。
さらに、これらソフトマターのダイナミクスと関連して、水中で自己集合することで、顕著なクロミズムを示す両親媒性ラジカル分子の挙動解明、膜分子生成反応と共に時間発展するジャイアントベシクル増殖系のフローサイトメトリー法による集団解析の研究も併せて行い、それぞれ論文とし公表した。また、これまでの我々の研究成果について、ソフトマターの特定で確立しつつある非線形ダイナミクスの統一的見方に重点をおきまとめた総説を、日本物理学会誌にて上梓したところ大きな反響を得た。

Research Products

• [Journal Article] Hysteretic Behavior of Diamagnetic Molecular Assembly : Magnetic field-induced Deformation of Tubular Self-assemblies Composed of Amphiphilic Molecules (2009)
  • Author(s): Suzuki, K., Tomita, T., Toyota, T., Iwasaka, M., Sugawara, T.
  • Journal Title: Polyhedron 28 Pages: 253-256
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Successive Fusion of Vesicles Aggregated by DNA Duplex Formation in the Presence of Triton X-100 (2008)
  • Author(s): Maru, N., Shohda, K., Sugawara, T.
  • Journal Title: ChemLett 37(3) Pages: 340-341
  • NAID: 10021078781
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Population Study of Sizes and Components of Self-Reproducing Giant Multilamellar Vesicles (2008)
  • Author(s): Toyota, T., Takakura, K., Kageyama, Y., Kurihara, K., Maru, N., Ohnuma, K., Kaneko, K., Sugawara, T.
  • Journal Title: Langmuir 24 Pages: 3037-3044
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Observations of cellular responses to diamagnetic forces acting on cell components (2008)
  • Author(s): Iwasaka, M., Suzuki, K., Sugawara, T.
  • Journal Title: Sci. Technol. Adv. Mater 9 Pages: 24216-24216
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Association-mediated Chromism of Amphiphilic Triphenyl-6-oxoverdazyl (2008)
  • Author(s): Suzuki, K., Matsushita, M. M., Hayashi, H., Koga, N., Sugawara, T.
  • Journal Title: New J. Chem 32(12) Pages: 2201-2208
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Successive Fusion of Vesicles Aggregated by DNA Duplex Formation in the Presence of Triton X-100 (2008)
  • Author(s): Naoto, M., Shohda, K., Sugawara, T
  • Journal Title: Chem. Lett. 37(3) Pages: 340-341
  • NAID: 10021078781
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] T. Fatty Acid Chemistry at the Oil-water Interface:Self-propelled Oil Droplets (2007)
  • Author(s): Hanczyc, M. M., Toyota, T., Ikegam I, T., Packard, N., Sugawara
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc 129 Pages: 9386-9391
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characteristic Curved Structure Derived from Collagen-containing Tubular Giant Vesicles under Static Magnetic Field (2007)
  • Author(s): Suzuki; K., Toyota, T., Sato; K., Iwasaka; M., Ueno S., Sugawara, T
  • Journal Title: Chem. Pbys. Lett. 440 Pages: 286-290
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Study on structural changes in supramolecular assemblies composed of amphiphilic nicotinamide and its dihydronicotinamide derivative by flow cytometry (2007)
  • Author(s): Kageyama, Y., Toyota, T., Murata, S., Sugawara, T
  • Journal Title: Soft Matter 3 Pages: 699-702
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Heat-resistant DNA tile arrays constructed by template-directed photoligation through 5-carboxyviny1-2'deoxyuridine (2007)
  • Author(s): Tagawa, M., Shohda, K., Fujimoto, K., Sugawara, T. Suyama, A
  • Journal Title: Nucleic Acids Research 35 Pages: 1-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An autonomous molecular computing system in cell-sized liposome. NanoBio-Tokyo (2006)
  • Author(s): Shohda, K., Kiga, D., Takinoue, M., Kageyama, Y., Sugawara, T., Suyama, A
  • Journal Title: NanoBio-Tokyo 2006 Pages: 357-358
  • Peer Reviewed
• [Presentation] New Advances in Nanoscience & Nanotechnology[招待講演] (2008)
  • Author(s): Tadashi Sugawara
  • Organizer: The 11th SANKEN International Symposium 2007
  • Place of Presentation: 兵庫県、淡路夢舞台国際会議場
• [Presentation] 両親媒性トリフェニル-6-オキソフェルダジルラジカル水溶液に見られる自己集合によるクロミズム(3K4-12) (2008)
  • Author(s): 鈴木健太郎、松下未知雄、林寛幸、古賀登、菅原正
  • Organizer: 日本化学会第88回春季年会
  • Place of Presentation: 東京、立教大学
• [Presentation] リン脂質ジャイアントベシクル中でのPCRによるDNA増幅(3C6-25) (2008)
  • Author(s): 田村美恵子、景山義之、庄田耕一郎、鈴木健太郎、菅原正
  • Organizer: 日本化学会第88回春季年会
  • Place of Presentation: 東京、立教大学
• [Presentation] セルソーターを用いた繰り返し自己生産するジャイアントベシクルの解析とジャイアントベシクル集団のソーティング(3L3-08) (2008)
  • Author(s): 栗原顕輔、豊田太郎、高倉克人、小松英司、丸直人、菅原正
  • Organizer: 日本化学会第88回春季年会
  • Place of Presentation: 東京、立教大学
• [Presentation] アニオン性膜分子からなるベシクルの形成とその性質(3L3-17) (2008)
  • Author(s): 高橋宏、景山義之、高倉克人、菅原正
  • Organizer: 日本化学会第88回春季年会
  • Place of Presentation: 東京、立教大学
• [Presentation] On the Road to Giant Vesicle-based Artificial Cell[基調講演] (2007)
  • Author(s): Tadashi Sugawara
  • Organizer: Cost D27 Final Evaluation Conference <Prebiotic Chemistry and Early Evolution>
  • Place of Presentation: Inter - University Center, Dubrovnik, Croatia
• [Book] 日本物理学会誌64(1)内、「ソフトマターがしなう・動く・生長する・増える-両親媒性分子集合体のダイナミックモルフォロジー」 (2009)
  • Author(s): 菅原正, 鈴木健太郎
  • Publisher: 科学技術社
• [Book] 『大学授業がやってきた! 知の冒険桐光学園特別授業』内、「化学で挑む人工細胞モデル」 (2008)
  • Author(s): 菅原正
  • Publisher: 水曜社
• [Book] 自己生産する人工細胞の形成.生命システムをどう理解するか (2007)
  • Author(s): 菅原 正, 鈴木健太郎
  • Total Pages: 12
  • Publisher: 共立出版
• [Book] 化学, 分子でつくる人工細胞-「生命らしさ」の本質に有機化学で挑む (2007)
  • Author(s): 菅原 正, 鈴木健太郎
  • Total Pages: 5
  • Publisher: 化学同人