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 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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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 | ソフトマター / リポソーム / 相分離 / 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 |
コロイド粒子が結合したベシクルのダイナミクスについて研究を進めた。ベシクル膜へのコロイド粒子の吸着度合いは、デバイ長（静電相互作用）により制御できることを示した。また、ベシクルの変形は、主に浸透圧の印加により誘導した。ベシクルは、出芽等の特徴的な変形ダイナミクスを示し、コロイド粒子の分布との相関データを取得した。ベシクル変形およびコロイド吸着の実験条件を変化させ、ダイナミクス観察に最適なシステムを構築できた。今後、温度コントローラーを使った変形実験との対比などを進め、成果をまとめる予定である。
せん断流れ場における、ベシクルの非平衡ダイナミクスについて研究を進めた。飽和脂質（高相転移温度）、不飽和脂質（低相転移温度）、コレステロールから成る３成分ベシクルを使って、膜上に相分離構造を形成させた。膜成分であるコレステロール量に依存して、せん断流が誘起する相分離パターンが変化することを、相図を構築することによって示した。具体的には、ベシクル面上に発生する流れ渦中心への相分離ドメインの局在現象を見出し、局在の様子がスポット型からストライプ型に変化することを報告した。また、温度変化によるドメイン成長に注目して、せん断流の有無による影響を明らかにし、Cahn-Hilliard型の自由エネルギーを基にした数値シミュレーションによる再現に成功した。これらの結果をまとめた論文が、Soft Matter誌に掲載された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ベシクルの非平衡ダイナミクスに関する論文を発表した。また、コロイド粒子に結合した膜ダイナミクスに関する多くの実験データが集まっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに得られたデータのまとめ、追加実験および論文投稿を行う。
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Report
(3 results)
Research Products
(4 results)
