2016 Fiscal Year Annual Research Report
Guanine crystals for highly functioned medical small micro-mirror
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16H03169
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
岩坂 正和 広島大学, ナノデバイス・バイオ融合科学研究所, 教授 (90243922)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | グアニン結晶 / マイクロミラー / 光計測 / 細胞診断 / 生体由来微結晶 / 磁気制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H28年度は様々な生体組織から得られる微結晶の磁気回転特性の比較分類を進めた。生物由来マイクロミラーのドナーとして、海洋性の魚類やイカ、両生類および動物プランクトンの収集を行うため、海洋調査船等のフィールドワークでのサンプリングを実施し、さまざまな生物由来マイクロミラーの光反射特性および磁気応答の解析を進めた。その際、水中で微結晶がブラウン運動する条件を適度に調整することで、磁気回転運動が起こりやすい無拘束条件を設定し、微結晶による光反射を300mT磁場で繰り返し変化させることに成功した。
導入した高速度カメラを顕微鏡に接続し、微結晶回転速度を結晶の配向による形状変化を追跡・解析した。磁場オン・オフを繰り返した際の、結晶板表面での光反射挙動をミリ秒の時間分解能で検出するシステムを構築した。グアニン結晶の反射光変化に与える物理化学的要因の解明のため、非常に強い銀色光沢を有する深海魚ムネエソの体表でのグアニン結晶の光反射磁気応答を調べた。そのグアニン結晶集団周囲の溶媒の粘性や結晶間相互作用を考慮しつつ、結晶集団の周期構造変化による反射光の強度変化が磁気制御できることを明らかにした。次に、グアニン結晶が生体内（色素胞際細胞内）で結晶成長することを模倣した実験系の検討を行った。人工細胞膜としてベシクルを作製し、内部に高濃度のグアニン結晶封入を試みた。その際、魚類由来の天然グアニン結晶と人工グアニン粉末を封入した場合の比較を行った。グアニン結晶の周囲のリン脂質層が与えるグアニン結晶の光反射等の物理化学特性への影響評価を行い、結晶凝集による光反射への効果が大きいことを明らかにした。マイクロ流路内でのグアニン結晶の流れ特性と光反射の磁気制御能率との関係を検討した。幅数百ミクロン程度の流路では、この微結晶が流れている状態で十分な磁場配向と光反射のON/OFFが可能であることを実験的に示した。
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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
グアニン結晶（魚の結晶よりも小さく1ミクロン角のサイズをもつ）による光反射を300mT磁場で繰り返し変化させることに成功し、国際誌論文公表を行った。また、アマガエルの体表の色素胞由来のグアニン結晶サスペンションでも同様の光反射磁気制御を実現した（国際誌論文公表済）。さらに、コウイカの体表に存在して構造色を制御することが最近明らかになったタンパク質リフレクチンにおいても、500mT磁場で光反射を磁気制御する手法を開発した（国際誌論文公表済）。
グアニン結晶集団周囲の溶媒の粘性や結晶間相互作用を考慮しつつ、結晶集団の周期構造変化による反射光の強度変化が磁気制御できることを、深海発光魚ムネエソで実証し国際誌論文公表を行った。
マイクロ流路内で微結晶が流れている状態において、十分な磁場配向と光り反射のON/OFFが可能であることを実験的に示した（国際誌論文公表済）。
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| Strategy for Future Research Activity |
・H29年度にパルス電磁石を導入し、生体由来微結晶の過度過程を測定可能なシステムの構築を進める。
・基板上への微結晶固定法を改良し、磁場オン・オフに伴う光制御能を向上させる。
・微結晶が水溶液中に浮遊した状態での光制御能の効率向上のための工夫を推進し、流れ系でのマイクロミラー技術を開拓する。
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