2016 Fiscal Year Annual Research Report
2次元流体膜で覆われたミクロ3次元粘性流体における相挙動の解明
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15H05463
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
柳澤 実穂 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任准教授 (50555802)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 高分子拡散 / 膜界面 / 粘弾性 / ベシクル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者らはごく最近、高粘性な高分子溶液を脂質膜で覆うと、高分子の拡散挙動が変化する現象や、相分離後の濃度場が熱平衡状態に到達しないことを示す実験結果を得た。こうしたことから、高粘性な高分子溶液を脂質膜で覆うと分子の混み合い環境が顕著化して粘弾性的となり、エルゴード性が破れるという仮説を立てるに至った。
本研究では、高濃度の高分子溶液を閉じ込めたリン脂質膜小胞（ベシクルやミクロ液滴）における高分子拡散・膜界面揺らぎ・相分離緩和過程などの解析を通し、膜界面と高分子の相互作用が生み出す非平衡現象を解明することを目的としている。
本目的を達成するため、平成28度は以下の2項目の実現において成果を上げた。
（１）高分子溶液をリン脂質膜で覆われた油中ミクロ液滴に閉じ込め、液滴中央部での高分子拡散を蛍光相関分光法により解析した。その結果、液滴サイズと高分子濃度が変化して混み合い環境が増すと、高分子の拡散速度が加速されることを見出した。
（２）ベシクルに対して、局所的にレーザーを照射して膜を強く揺らがせると、その後の膜変形が初期形状応じて大きく変化することを見出した。またこの現象は、マイクロピペット吸引によってベシクルの形状を一時的に変形させた場合でも生じることを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
（１）今年度は、リン脂質膜で覆われた油中ミクロ液滴に閉じ込められた高分子の拡散について成果を挙げた。液滴内部での高分子拡散を解析するために、本予算にて購入した共焦点レーザー顕微鏡を用いて、液滴内に分散させたマーカー分子の自己相関関数を蛍光相関分光法により求めた。その結果、高分子の拡散挙動は、液滴サイズおよび高分子濃度に強く依存して変化し、特にミリ秒スケールでの拡散が加速されることを見出した。この加速現象は、単に液滴サイズを小さくした場合や高分子濃度を高くした場合では見られないことから、閉じ込めと高分子混雑との相乗効果によって生まれた現象であると考えられる。本結果は論文投稿中である。
（２）ベシクルの膜の一部へレーザーを照射させたり、マイクロピペットで吸引したりすることで、一時的に平衡形状から変化させた後の膜変形挙動を解析した。その結果、初期形状によって膜変形経路が大きく変化することを見出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）高分子混雑と閉じ込めの相乗効果によって高分子拡散が加速化される要因を追及する。本目的のために、高分子拡散と液滴膜界面との距離の相関や、高分子とマーカー分子とのサイズ比などをパラメーターに実験を進める予定である。
（２）レーザーによる熱やマイクロピペットの吸引による膜変形の程度を定量化させることで、初期形状に依存した膜変形機構を解明する。
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