Dynamics of interfacial biomolecules captured by liquid-gas transition
| Project/Area Number |
21K03495
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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 13040:Biophysics, chemical physics and soft matter physics-related
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
田中 信行 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 上級研究員 (00724692)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 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: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 液-気遷移 / バイオ界面 / 界面分子 / 和周波発生分光法 / ポリマー / 液－気遷移 / 界面分子状態 / 動特性評価 / 細胞外マトリックス |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、培養細胞組織と外界との境界面をなす細胞外マトリックスをターゲットとして、液-気遷移を利用し界面分子状態を評価することを目的とする。培養細胞組織を覆う液体を気体噴射によって一時的に除去した際に、界面が気中に露出することにより分子状態変化が生じさせ、界面分子の動特性を評価する。特に細胞外マトリックスは細胞接着や配向、分化といった機能性と関連するため、界面分子の動特性とこれらの機能性との関連を調査する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、応募者らが独自に考案した濡れ性評価法である空気噴射液体排除法を応用し、液-気遷移によるバイオ界面分子の動特性評価を目的としている。生体高分子、ポリマーといったバイオ界面は、気中と液中で大きく濡れ性が変わることが多く、物性変化に起因して材料の機能性向上や劣化に直結するため、液-気遷移における物性評価は重要な課題である一方で、このような遷移を人為的に再現性よく引き起こすことが困難であった。独自手法の空気噴射液体排除法では気体噴射を精密に制御することにより、液-気遷移を精度良くマニピュレートできることから制御された実験を実現する上で意義深い。
前年度の結果をふまえて、本年度は親水性の官能基と疎水性の官能基をそれぞれ側鎖にもつポリマー表面に対して、気体噴射液体排除法を適用すると共に、液中と気中それぞれの界面分子分光を実施した。界面分子分光法として、ヘテロダイン振動和周波発生分光法は、通常の和周波発生分光法の特徴である界面選択性に加えて、官能基の向きを決定することができる利点を有する。研究代表者の所属機関に設置されている装置を利用し、界面分子分光を実施した結果、気中で表出している疎水性官能基が液中ではみられなくなることを確認している。このことは気体噴射液体排除法において、液-気遷移によって表出する官能基を能動的にコントロールできることを示している。さらに、気体噴射液体排除法を行う際に動的に界面分子分光を実施するための実験装置構成について検討を行っている。
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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
仮説検証に必要な和周波発生分光法を実施し、良好な結果が得られているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験データを説明しうる微視的な界面分子変化と巨視的な液体の濡れ挙動とを結びつけるモデルの構築を目指す。
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Report
(2 results)
Research Products
(26 results)
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[Presentation] Comparison of contact angle method and air-injection-mediated liquid exclusion method for wettability assessment of superhydrophobic surfaces2022
Author(s)
Aifang Han, Nobuyuki Tanaka, Satoshi Amaya, Koki Yamamoto, Junko Takahara, Akane Awazu, Nobuko Fujita, Takeshi Itabashi, Atsuko H. Iwane, Hiromitsu Nasu, Yoshihide Haruzono, Yo Tanaka
Organizer
ロボティクス・メカトロニクス講演会2022
Related Report
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[Presentation] Highly feasible wettability assessment via air-injection-mediated liquid exclusion for plasma treatment-tuned superhydrophobic surfaces2022
Author(s)
Aifang Han, Nobuyuki Tanaka, Satoshi Amaya, Koki Yamamoto, Junko Takahara, Akane Awazu, Nobuko Fujita, Takeshi Itabashi, Atsuko H. Iwane, Hiromitsu Nasu, Yoshihide Haruzono, Yo Tanaka
Organizer
IUMRS International Conference of Young Researchers on Advanced Materials 2022
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Int'l Joint Research
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