| Project/Area Number |
22K20551
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0502:Inorganic/coordination chemistry, analytical chemistry, inorganic materials chemistry, energy-related chemistry, and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Hiramoto Kaoru 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (40963038)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 電気化学発光 / 脂質二分子膜 / イメージング / 人工脂質二重膜 |
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| Outline of Research at the Start |
生命において物質・情報伝達のやり取りの場となるのが脂質二重膜であり、そこで生じる分子の衝突や取り込みなどのイベントを可視化する技術の構築は、生命現象の基礎的な理解においても、新しいバイオ素子の応用展開においても重要である。本研究では、電極上に再構築した人工脂質二重膜を基盤として、電気化学発光現象を利用して膜イベントを検出するイメージング手法を開発する。電気化学発光は電極反応がトリガとなる発光現象であり、電極‐溶液界面の状態を高感度に反映した情報が得られる。電流情報と光学系での位置検出の組み合わせによりモデル膜の新規解析手法の構築を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, a system for imaging the formation of lipid bilayers using electrochemiluminescence microscopy was constructed. Phospholipids were deposited on a flat electrode, and surface observation by electrochemiluminescence of ruthenium-bipyridine complexes and tripropylamine through the lipid bilayer was observed. The voltage-dependent luminescence could be observed repeatedly even after multiple voltage sweeps, which may be due to the redox reaction of the ruthenium complex. Furthermore, when the constituent lipids were changed to anionic, neutral or cationic, the potential at which luminescence occurred also shifted to the oxidative side, suggesting that the electrostatic interaction between the ruthenium complex and the lipid membrane altered the appearance of the lipid membrane. Thorough the study, a novel label-free lipid membrane imaging system was constructed.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
支持脂質二分子膜は細胞膜を人工的に基板上に再構成したものであり、生命・病理に関わる細胞膜の機能を解明するための有望な分子モデル系として認識されている。生体膜の重要な要素として電気容量や抵抗が挙げられるが、これらの電気的特性を計測する手法はあるものの同時に脂質膜の平面空間情報膜を得ることは困難なため、膜機能のより深い理解と幅広い応用が制限されてきた。本研究では膜表面を電気化学的に直接観察する新たな手法として電気化学発光顕微鏡を開発し、電圧依存的に変化する発光検出システムを構築した。本研究成果により脂質膜の物理化学的特性評価と表面観察が同時に行えるようになり、生体膜研究の推進が期待できる。
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