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生体膜内におけるプラズマ活性種輸送の統合的分子動力学解析

Publicly Offered Research

Project AreaPlasma medical innovation
Project/Area Number 15H00899
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTokyo Metropolitan University

Principal Investigator

内田 諭  首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (90305417)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2015: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Keywordsプラズマ / 活性種 / 分子動力学 / 膜透過 / 複合膜
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、生体膜内における放電活性種の力学的挙動および膜構成分子間の解離反応について、古典および量子分子動力学法を併用して解析することにより、細胞膜中における放電活性種の輸送特性および構造変位を理論的かつ定量的に解明していくものである。
期間内において、(1)放電活性種を内在する単一および複合生体膜の数値モデルを構築する、(2)生体膜中における酸素活性種の輸送係数を古典分子動力学法により導出する、(3)酸素活性種の投入量に対する損傷膜の密度変化及び残存分布を推定する、(4)リン脂質の解離による上記パラメータへの影響を量子計算的に解明する、(5)各膜部位における活性種輸送の相違を解析して、膜浸透率を導出する、(6)膜構成分子間の相互作用を構造変位から定量化し、膜安定度としてデータベース化する、といった各目標を達成するとともに、成果の有機的連携により研究全体を推進する計画であった。
本年度は、平成27年度の結果を利用して、複合脂質二重膜の分子モデリングおよび膜分子間の相互作用の定量評価と膜安定度の導出を行うことを主目的として、【課題1】複合脂質二重膜モデルへの拡張、【課題2】各膜部位における活性種輸送の変位解析および膜浸透率の導出、【課題3】膜構成分子間における相互作用の定量化および膜安定度のデータベース化、を行った。
【課題1】に関しては、膜構成ソフトウエアを用いて、コレステロールを含むリン脂質で構成された二重膜をモデル化し、定常状態を導出した。【課題2】では、古典的分子動力学法を用いて膜内の時系列解析を行い、複数の酸素活性種に対する空間的輸送特性を検証した。【課題3】に関しては、活性種の拡散係数や膜変位状態をデータに整理して大容量サーバに保管した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (27 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (24 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Metabolic Evaluation of Heat-Treated Yeast by Dielectrophoretic Velocimetry2016

    • Author(s)
      石田高広, 白井直機, 内田 諭, 杤久保文嘉
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines

      Volume: 136 Issue: 12 Pages: 505-510

    • DOI

      10.1541/ieejsmas.136.505

    • NAID

      130005171121

    • ISSN
      1341-8939, 1347-5525
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Three-dimensional Dielectrophoresis with Dielectric Pillar Arrays Fabricated by Soft Lithography2015

    • Author(s)
      渡部 涼, 内田 諭, 西川 宏之
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials

      Volume: 135 Issue: 9 Pages: 548-552

    • DOI

      10.1541/ieejfms.135.548

    • NAID

      130005096908

    • ISSN
      0385-4205, 1347-5533
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Frequency dependence and assembly characteristics of Ag nanomaterials trapped by dielectrophoresis2015

    • Author(s)
      R. Kataoka, H. Tokita, S. Uchida, R. Sano, and H. Nishikawa
    • Journal Title

      Journal of Physics: Conference Series

      Volume: 646 Pages: 012005-012005

    • DOI

      10.1088/1742-6596/646/1/012005

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    • Place of Presentation
      富山、日本
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      平成29年電気学会全国大会
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      富山、日本
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      2017-03-15
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      平成29年電気学会全国大会
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      富山、日本
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      2017-03-15
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    • Organizer
      平成29年電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      富山、日本
    • Year and Date
      2017-03-15
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      吉田健人,内田 諭,杤久保文嘉
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      第64回応用物理学会春季講演会
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      横浜、日本
    • Year and Date
      2017-03-14
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      中河原僚介,内田 諭,澁谷泰一,西川 宏之
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      第33回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
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      平戸、日本
    • Year and Date
      2016-10-24
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      13th International Conference on Flow Dynamics
    • Place of Presentation
      Sendai, Japan
    • Year and Date
      2016-10-10
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  • [Presentation] 3次元誘電泳動分離デバイスにおける細胞挙動の数値解析2016

    • Author(s)
      佐藤健太,内田 諭,杤久保文嘉,円城寺隆治,脇坂嘉一
    • Organizer
      静電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      桐生、日本
    • Year and Date
      2016-09-29
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  • [Presentation] 多段式誘電泳動システムによる簡易細菌評価2016

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      加藤英子,円城寺隆治,内田 諭
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      日本防菌防黴学会第43回年次大会
    • Place of Presentation
      品川、日本
    • Year and Date
      2016-09-26
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 活性種照射条件に対する膜分子変性の系統的分子動力学解析2016

    • Author(s)
      吉田健人,内田 諭,杤久保文嘉
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季講演会
    • Place of Presentation
      新潟、日本
    • Year and Date
      2016-09-13
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Numerical Analysis of Permeation Properties of Oxygen Active Species in Cell Membrane by Classical Molecular Dynamics2016

    • Author(s)
      Satoshi Uchida and Fumiyoshi Tochikubo
    • Organizer
      6th International Conference on Plasma Medicine
    • Place of Presentation
      Bratislava, Slovakia
    • Year and Date
      2016-09-04
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Brief evaluation of the membrane and metabolic characteristics of heat-injured yeast with dielectrophoretic velocimetry2016

    • Author(s)
      Satoshi Uchida, Takahiro Ishida, and Fumiyoshi Tochikubo
    • Organizer
      World Automation Congress 2016 Japan Satellite Session
    • Place of Presentation
      Himeji, Japan
    • Year and Date
      2016-08-06
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Numerical simulation of plasma-biomolecule interactions with molecular dynamics2016

    • Author(s)
      Satoshi Uchida
    • Organizer
      10th West Lake International Symposium on Magnetic Fusion & 12th Asia Pacific Plasma Theory Conference
    • Place of Presentation
      Hangzhou, China
    • Year and Date
      2016-05-09
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      2016 Annual Research Report
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  • [Presentation] 分子動力学法による膜構成分子と活性酸素種における反応機構の検討2016

    • Author(s)
      吉田健人,内田 諭,白井直機,杤久保文嘉
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季講演会
    • Place of Presentation
      東京,日本
    • Year and Date
      2016-03-19
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      薄葉孝史,白井 直機,内田 諭,杤久保 文嘉
    • Organizer
      平成28年電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      仙台,日本
    • Year and Date
      2016-03-16
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      仙台,日本
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      2016-03-16
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      平成28年電気学会全国大会
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      横浜,日本
    • Year and Date
      2015-12-08
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      佐藤健太,白井直機,内田 諭,杤久保文嘉,円城寺隆治,脇坂嘉一
    • Organizer
      2015年度静電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      東京,日本
    • Year and Date
      2015-09-24
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      内田 諭,杤久保文嘉
    • Organizer
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      名古屋,日本
    • Year and Date
      2015-09-13
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  • [Presentation] 膜構成分子と酸素活性種の反応素過程に対する分子動力学的検証2015

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      吉田健人,内田 諭,白井直機,杤久保文嘉
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季講演会
    • Place of Presentation
      名古屋,日本
    • Year and Date
      2015-09-13
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  • [Presentation] 三次元誘電泳動による金属ナノ粒子アセンブリ -ピット径及びピッチに対する捕集形状の影響-2015

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      片岡良介,内田 諭,佐野 遼,西川宏之
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季講演会
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      名古屋,日本
    • Year and Date
      2015-09-13
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  • [Presentation] Frequency dependence and assembly characteristics of Ag nanomaterials trapped by dielectrophoresis2015

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      R. Kataoka, H. Tokita, S. Uchida, R. Sano, and H. Nishikawa
    • Organizer
      Electrostatics 2015
    • Place of Presentation
      Southampton, UK
    • Year and Date
      2015-04-12
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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