Characteristic phase separation dynamics guided by interfacial properties and its visualization
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20K14425
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 13040:Biophysics, chemical physics and soft matter physics-related
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
渡邊 千穂 広島大学, 統合生命科学研究科(総), 助教 (50838076)
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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 |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 高分子 / 乾燥 / 液滴 / 相分離 / パターン / 脂質 / 高分子溶液 / 蛍光顕微鏡 / パターン形成 / 濃度 / ソフトマター / 表面・界面物性 / 高分子混雑 |
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| Outline of Research at the Start |
近年、細胞中で特定のタンパク質やRNA同士が集まる「細胞内相分離」とよばれるダイナミックな不均一構造が見出され、これまでの生体膜によって仕切られた場とは異なる機能発現場として急速に着目されている。一方でこれらの細胞内相分離形成に対する生体膜の役割はほとんど未解明であった。そこで本研究は、ソフトマター物理や高分子材料工学において広く用いられてきている高分子溶液からなる液滴をモデルとして用い、細胞内相分離に対する生体膜成分の効果解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は高分子固着液滴（sessile droplet）の乾燥過程にともなう相分離構造形成における、(i)高分子濃度、(ii)脂質分子の添加の有無に着目して実験を進めている。2022年度は、前年度の(i)高分子濃度に着目して行った、ポリエチレングリコール（PEG）、デキストラン（Dex）希薄溶液からなる固着液滴のガラス基板表面における筋状の特徴的な乾燥パターン形成（Life 2022, 12(3), 373; https://doi.org/10.3390/life12030373 ）の成果に基づき、(ii)脂質添加の有無による相分離過程と相分離構造の相違についての実験を進めた。そこでまずは、一般的な構造脂質であるホスファチジルコリンを添加した場合のPEG-Dex水溶液の相分離にともなう乾燥パターン形成について調査・実験を行った。その結果、脂質添加がない場合と同じPEG/Dex組成、濃度条件であっても、脂質添加の有無により、固着液滴の乾燥パターンが著しく変化することを見出した。蛍光修飾したPEGおよびDex、さらに、蛍光脂質を添加し、乾燥過程を観察したところ、脂質添加の有無により、乾燥にともなって生じる相分離構造に違いがあることが分かった。合わせて、脂質添加の有無により、乾燥初期の接触角にも差があることを見出した。また、液滴の乾燥過程の可視化についても取り組んだ。具体的にはある種の蛍光分子を高分子溶液中に混合、固着液滴を作成し、蒸発・乾燥する過程を観察したところ、乾燥過程を可視化できる可能性を見出した。これらの研究成果についてまとめ、学会等において発表を行った。
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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
昨年度の成果をもとに、脂質を添加した場合の相分離構造形成の変化を見出しているため。加えて、乾燥過程の可視化に用いることができる可能性のある蛍光脂質を見出し、実験を進められているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、脂質添加による相分離構造形成について、より詳細に実験を行っていく。今年度は一種類の脂質（ホスファチジルコリン）についてのみ実験、検討を行ったが、界面特性に着目するうえでは、高分子溶液に添加する脂質膜組成を変化させることが重要であると考える。それゆえ、異なる界面特性を持つと期待される脂質を用いた実験を行う予定である。合わせて、乾燥過程の可視化についてもこれまでに見出している蛍光分子等を用いて引き続き進めていきたい。
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Report
(3 results)
Research Products
(10 results)
