DNAグロビュール構造を核とした多元積層ナノクラスターの構築

• Project Area: Fusion Materials: Creative Development of Materials and Exploration of Their Function through Molecular Control
• Project/Area Number: 23107504
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 梅津 光央 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70333846)
• Project Period (FY): 2011 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2012: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2011: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: ナノバイオ / ナノ材料 / 生物・生体工学 / 自己組織化 / 分子認識

Research Abstract

DNA分子は高分子電解質の性質を持ち、DNA表面にカチオンが濃縮することによって、渦上に凝集したグロビュール構造へ転移する。研究代表者は、近年、このDNAグロビュール構造を鋳型として金属ナノ結晶を均一クラスター化させることに成功した。本研究では、金属ナノ結晶クラスター体表面を新たな反応場として、自身がこれまで蓄積したバイオミネラリゼーション技術も組み合わせて、目的結晶構造を持つ金属・半導体・セラミックスのナノ結晶をDNAグロビュール構造に沿って多階層に構造化させたコアシェルナノクラスターを作製し、温和な環境下で多元コアシェルナノクラスターを作製するプロセスを提案・開発する。
そこで本年度は、DNAグロビュール構造を鋳型とした金属・半導体・セラミックスのナノ結晶クラスター体の作製至適DNAグロビュール構造に濃縮された各金属イオンをミネラリゼーション化し、ナノ結晶クラスターを作製した。その際に、金属イオンを濃縮したDNAグロビュール構造にミネラリゼーションを導入する時点でグロビュール構造が変性する可能性を防ぐためにグロビュール構造を安定化させるアスコルビン酸を加えたところ、構造を安定化させることに成功した。
また、ナノ結晶表面の触媒機能を利用して、上記で作製したナノ結晶クラスター体の表層に、他の金属・半導体・セラミックスを積層化させた。積層化については、反応時間を制御することにより、その膜厚を制御できるかを検討したところ、反応時間で膜厚だけでなく形状も制御し得ることが分かった。

Research Products

• [Journal Article] Fabrication of Pd-DNA and Pd-CNT Hybrid Nanostructures for Hydrogen Sensors (2011)
  • Author(s): S.Ohara, Y.Hatakeyama, M.Umetsu, Z.Tan, T.Adschiri
  • Journal Title: Advanced Powder Technology Volume: 22 Issue: 5 Pages: 559-565
  • DOI: 10.1016/j.apt.2011.05.006
  • NAID: 10030477398
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bioassisted capture and release of nanoparticles on nano-lithographed ZnO films (2011)
  • Author(s): Yuichiro Shimada
  • Journal Title: Nanotechnology Volume: 22 Issue: 27 Pages: 275302-275302
  • DOI: 10.1088/0957-4484/22/27/275302
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] One-pot hydrothermal synthesis of an assembly of magnetite nanoneedles on a scaffold of cyclic-diphenylalanine nanorods, (2011)
  • Author(s): Takanari Togashi, Mitsuo Umetsu,TakashiNaka, Satoshi Ohara, Yoshiharu Hatakeyama, Tadafumi Adschiri
  • Journal Title: Journal of Nanopaticle Research Volume: 13 Issue: 9 Pages: 3991-3999
  • DOI: 10.1007/s11051-011-0324-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Material-binding peptide application-ZnO crystal structure control by means of a ZnO-binding peptide (2011)
  • Author(s): T.Togashi, N.Yokoo, M.Umetsu, S.Ohara, T.Naka, S.Takami, H.Abe, I.Kumagai, T.Adschiri
  • Journal Title: Journal of Bioscience and Bioenginerring Volume: 111 Issue: 2 Pages: 140-145
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2010.09.013
  • NAID: 110008460325
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Recombinant Protein Engineering for Biofunctionalization of nanomaterials (2011)
  • Author(s): Mitsuo Umetsu
  • Organizer: Frontier 2011
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2011-12-06
• [Presentation] DNA Compaction by Metal Complexes : Homogenous Spherical Mosslike Assembly by Pd Nanoclusters on Compacted DNA (2011)
  • Author(s): Mitsuo Umetsu
  • Organizer: 17th International Biophycise Congress (IUPAB)
  • Place of Presentation: 北京,中国
  • Year and Date: 2011-11-01
• [Presentation] DNA Compaction by Metal Complexes : Homogenous Spherical Mosslike Assembly by Pd Nanoclusters on Compacted DNA (2011)
  • Author(s): Mitsuo Umetsu
  • Organizer: 融合マテリアル第1回国際シンポジウム
  • Place of Presentation: 鳥羽
  • Year and Date: 2011-10-17
• [Presentation] Homnogenous Spherical Mosslike Assembly of Pd Nanoparticles by using DNA Compaction (2011)
  • Author(s): Mitsuo Umetsu
  • Organizer: 融合マテリアルプレ国際シンポジウム(若手セミナー)
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2011-10-14