2016 Fiscal Year Research-status Report
生体分子導入による液晶の高機能化 －“生物“と”液晶“の密接な関係性の具現化－
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15K13555
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
古江 広和 東京理科大学, 基礎工学部材料工学科, 教授 (70289304)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 液晶 / 生物 / DNA / 塩基 / 偏光顕微鏡 / 円二色性 / 電気光学効果 / イオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度も主に液晶媒質へのDNA添加効果について調査を行った。油系液晶においては、従来の5CBに加えて新たに数種類の液晶試料についても検討した。また、配向処理が特性に及ぼす影響についても調査した。評価項目としては、偏光顕微鏡観察、相転移温度測定、円二色性（CD)測定、電気光学効果測定を行い、多角的に調査を進めた。結果、偏光顕微鏡観察にてDNAの凝集体が観測されテクスチャーの微細化が確認されるケースもあったが、相転移温度の変化は認められなかった。また、円二色性測定においては、配向処理の有無による差異が観られ、一様配向セルにおいてのみCDピークが観測された。無配向セルのように元から配向が乱れている場合にはDNA添加による構造変化が現れにくいことが判明した。さらに、電気光学効果においては、使用した全ての液晶試料においてDNA添加による立ち下がり応答の遅延が観測された。しかし、液晶種に対するDNA添加（塩基種、添加濃度、塩基数）依存性は同一傾向にはなく、液晶試料とDNAの相性が特性に強く影響するという興味深い結果を得た。一方、水系液晶については、昨年度の結果を踏まえて、より低粘度のリオトロピック液晶を作製するため、より分子量の小さい両親媒性化合物C12E5に着眼した。さらに、従来のミドル相よりもシンプルな構造を有するラメラ相についてDNA添加効果を調査した。調査項目は主として電場に対するイオン的振る舞いに注目し、イオン密度、抵抗、容量の測定を行った。結果、従来同様にDNA分子がイオン的に振る舞うことが確認されたが、イオン密度は比較的小さな値となった。ラメラ相の構造はミドル相よりもシンプルではあるが、液晶分子が層状に配列した構造となるため、DNA分子が媒質中を移動しにくかったと考えられる。しかし、ミドル相に対する結果に比べて、塩基種による差異が大きく現れる傾向が得られた点が注目される。
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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
本申請課題では、液晶への生体分子添加効果を解明することを第一の目的とし、生体分子としては先ずDNAに着目している。本年度は、液晶場におけるDNA分子の振る舞いをより詳細に解析するために、予定通り、液晶試料および液晶相に着目し検討を行った。油系液晶では、数種類の液晶試料を用いてDNA添加による特性変化を調査したが、液晶試料による差異が観られた。DNA分子との相溶性が基本的に高くない油系液晶では、両者の相性に強く依存することが明らかとなった。また、配向処理が及ぼす影響も明らかとなり、次年度に向けての貴重な情報が得られた。水系液晶では、より低分子の両親媒性化合物を用いたラメラ相の調製に成功し、DNA添加効果の調査・解析を行うことができた。さらには、生体類似の構造を有するブルー相液晶についても検討を進めており、その発現条件や構造の解析、均一配向試料の作製ならびにナノ構造材料への応用的展開を目指した成果が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本申請課題の最終年度となる本年度は、これまでの結果をベースにして、液晶へのDNA添加効果、とりわけ塩基種依存性に着眼した検討を行い、液晶を用いて塩基配列情報の取得が可能になる等のバイオセンサー応用を目指した試みを行う。液晶試料や液晶相によってDNA添加効果が大きく異なることが明らかになったため、さらに多種多様な試料・相について調査を行い、塩基種による差異が明確になる条件を見出したい。さらに、これまでは同一塩基の一本鎖DNA分子を用いていたが、複数異種の塩基の配列を有するDNAについても検討を行いたいと考えている。また、油系液晶では、分子配向方向のみが秩序化された単純構造で液体的なネマティック相を用いてきたが、層状構造を有するスメクティック相への展開も図りたい。水系液晶では、DNA添加効果をより顕著にするため、より低粘度媒質の作製を目指し、願わくばリオトロピックネマティック相を実現したい。それらの結果、DNA添加効果の塩基種依存性の解析みならず、DNA添加による新奇な液晶分子配向構造形成や特性発現を目指す。また、ブルー相液晶については、歯と類似した構造から期待される高機械強度材料の実現を目指し、重合性液晶モノマーを用いた検討を進める。
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| Causes of Carryover |
おおむね計画通りに使用することができたと考えるが、実験に用いる試料には高額の物もあり、結果として一万円未満の残額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度分の助成金と合わせて、物品費、旅費、その他費用に、ほぼ計画通りに適切に使用する。
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Research Products
(4 results)
