膜と粒子のソフトマター複合系における創発ダイナミクス
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20K05447
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 32020:Functional solid state chemistry-related
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
濱田 勉 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (40432140)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 脂質2分子膜 / リポソーム / 相分離 / 膜ダイナミクス / ソフトマター / 非平衡ダイナミクス / 脂質膜 |
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| Outline of Research at the Start |
生体細胞の基本構造は、脂質分子が自己集合した二分子膜である。近年、生体細胞系へのコロイド粒子の応用研究が検討されているが、粒子と脂質膜の相互作用に関する知見が不足している。膜面内で運動する粒子は、膜の物理的特性の影響を受けたダイナミクスを示すことが予想される。本研究では、膜と粒子が生み出す新たなダイナミクスの物理化学的メカニズムについて研究を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
等温条件下における脂質2分子膜の相分離の制御機構について、物理化学的な視点から議論した論文が国際学術誌に公開された。
また、昨年より進めているコロイドが吸着したベシクルへの外部刺激応答の実験を進めた。主に界面活性剤を添加した際の膜の可溶化プロセスに注目した。ベシクルの作製効率を上げるため、高分子がグラフトした脂質を膜に導入し、膜間に斥力を取り入れた。さらに、相分離ベシクルを用いることで、高分子のグラフト位置とコロイドの吸着位置の制御を行った。粒子と膜の相互作用は、これまでの知見を基にKCl溶液濃度を変化させて、デバイ長をコントロールした。膜ダイナミクスを顕微鏡で観察した結果、コロイドが吸着したベシクルは、界面活性剤による可溶化ダイナミクスを抑制する効果があることが分かった。これら可溶化ダイナミクスとコロイド吸着量や膜形状との関係性などについて現在解析を進めている。
さらに、外場として流動場を利用し、非平衡環境下のベシクルダイナミクスについて研究を進めた。流動速度を上げると、相分離膜面に形成されたストライプパターンの本数が増加すること、そして膜面が不安定化してストライプが移動する波パターンへと転移すること等を見出した。論文をまとめ、国際学術誌に投稿した。さらに、コロイドを模倣した固体状の膜ドメインを持つベシクルを作製し、ダイナミクスの観察を進めた。結果、液体状ドメインとは異なる特徴的なドメインパターンが観察された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
脂質膜の相分離制御、および非平衡ダイナミクスに関する論文をまとめることができた。また、粒子と膜の複合系に関しては、これまでに得られた実験データの解析を行い、論文化に向けて調整を進めている段階である。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに得られたベシクルダイナミクス等の実験データを基に、追加実験を行いつつ、論文として成果をまとめる。
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Report
(4 results)
Research Products
(10 results)
