| Project/Area Number |
22K14603
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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 | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
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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 |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
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| Keywords | 原子間力顕微鏡 / カーボンナノチューブ / 染色体 / 探針 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，ヒトの染色体の3次元立体構造を非染色かつ低侵襲でナノスケール計測することができる3次元原子間力顕微鏡（3D-AFM）を開発する．直径30nm以下，長さ500 nm以上の超高アスペクト比のカーボンナノチューブ（CNT）探針を開発し，厚みのある染色体の内部にCNT探針を直接挿入して染色体内部で探針が受ける相互作用力の3次元分布を取得することにより、従来は困難であった染色体の3次元ナノスケール立体構造計測を実現する．開発した3D-AFMにより，染色体のナノレベルの構造を捉え，がんや先天性疾患・不妊症の原因となるナノレベルの染色体異常の形成メカニズムの理解に貢献できることを実証する．
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we developed a carbon nanotube (CNT) tip used for in-liquid atomic force microscopy (AFM) and succeeded in visualizing the three-dimensional structure of human chromosomes by 3D-AFM with the CNT tip, which was difficult to achieve with conventional AFM. In addition, we performed the measurement of DNA in liquid using the developed CNT tip, and the problem of swelling of the apparent shape of DNA using conventional AFM tip was solved, and the helical structure of the DNA surface was successfully observed simultaneously while measuring the shape of DNA with a diameter of 2 nm.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究により、従来のAFMでは困難であった生体試料の内部計測が可能となり、本研究で用いた染色体だけではなく、細胞核、ゴルジ体、ミトコンドリアなどの各オルガネラの液中3次元計測の可能性が拓かれた。これは、液中AFMの応用可能性を大きく広げる成果であり、液中AFMが生物学や医学・薬学などの各分野に普及し、生体試料に関するナノレベルの新たな構造・力学情報に関する知見を与えることが期待される。
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