| Project/Area Number |
22K14602
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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 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
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| Research Institution | Nagoya University (2023)
Kanazawa University (2022) |
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Principal Investigator |
Hirata Kaito 名古屋大学, 工学研究科, 特任助教 (50909984)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | 原子間力顕微鏡 / 液中電位計測 / 生体分子 / 脂質二重層膜 / オープンループ電位顕微鏡 / 液中電位分布計測 / 表面電位 / 電気二重層 |
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| Outline of Research at the Start |
生体分子機能のナノレベルの機序には「表面電荷・液中電荷」が関係する現象が多数存在する。本研究は、我々が独自開発してきたAFMベースの液中電位計測技術であるOL-EPMを生体分子計測へと応用するため、生体膜の基本構造である脂質二重層膜の電位計測を行い、電位の探針依存性や電位距離依存性の検証により、生体分子計測時の電位可視化メカニズムを明らかにすることが目的である。
本研究達成は、生体分子/溶液界面における電位分布が生体分子機能に関係する現象のナノレベルでの機序解明に貢献すると考える。それらは、創薬・医学の学術的な理解に必要であり、可能になれば、生命科学分野の発展に繋がることが期待される。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we established a method to apply open-loop electric potential microscopy(OL-EPM), which is enable to measure local surface potential in liquid, to biomolecular measurements for the first time. Specifically, we developed the conducitve substrate for the potential measurement and the cantilever, which serves as the detector for OL-EPM. These components were applied to a supported lipid bilayer with positively and negatively charged heads. The results showed a potential distribution reflecting the head charges, indicating that this technique has the ability to measure the potential distribution of biomolecules. In the future, the foundational technology developed in this study can serve as a basis for the potential measurement of various biomolecules.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
近年では生命現象への原子間力顕微鏡（AFM）の進展が目覚ましい。しかし、表面電荷・電位を局所計測できる技術は確立されておらず、生体分子機能において液中イオンや生体分子の表面電荷が関係する現象の理解が進んでいない。本研究で確立してきた基盤技術により生体分子の「電荷・電位」計測を可能にすることで、従来技術では困難であったイオンチャネルによるイオン輸送や膜分解ペプチドの静電的相互作用による脂質分子の吸着・脱離など、生体分子/溶液界面の電位分布が関係するとされる生体分子機能のナノレベルでの機序解明に貢献する。それらは、創薬・医学の学術的な理解に必要であり、生命科学分野の発展に繋がることが期待される。
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