2016 Fiscal Year Annual Research Report
原子間力顕微鏡を用いた固液界面における構造ゆらぎと水和構造との相関に関する研究
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16H03870
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小林 圭 京都大学, 工学研究科, 准教授 (40335211)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 原子間力顕微鏡 / 3次元フォースマッピング / 瞬時周波数法 / 固液界面物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルカリハライドのステップ端は、飽和溶液中においてはステップの前進後退はほとんど見られないが、ステップ端は常にゆらいでいる。周波数変調検出方式の原子間力顕微鏡（FM-AFM）を用いて、KCl、NaCl等のアルカリハライド試料において2次元水和構造計測を行った。また、2次元周波数シフトマップおよびフォースマップは、MD計算によって得られた2次元水分子密度分布とよく一致することが分かった。また、層状ケイ酸塩（鉱物）のクリノクロアについても水和構造計測を行い、正帯電領域（ブルサイト状層）、負帯電領域（タルク状層）の直上における水和構造の違いを明らかにした。一方、ステップ端近傍において水和構造が不明瞭となることを見出した。さらに、FM-AFMによる3次元フォースマップ法を高速化し、データ取得の時間を短縮することを目指し、一般に用いられる周波数検出回路である位相同期ループ回路（PLL）に代えて、カンチレバーの振動波形を高速デジタイザにより記録する実験系を構築した。また、振動波形をデジタルフィルタ処理した後、ヒルベルト変換により解析信号を得て、解析信号の瞬時周波数を計算するソフトウェアを開発した。一方、タンパク質分子における水和構造計測へ向けてストレプトアビジン（SA）の2次元結晶膜を作製するプロセスを確立した。マイカ基板上に直接形成したSAの2次元結晶では、SAはその長軸を基板に垂直にして配向しており、一方、ビオチン化した脂質を含む脂質二重膜上に形成したSAの2次元結晶では、SAはその長軸を基板に平行にして配向しており、ビオチンポケットを基板表面に露出していることを明らかにした。
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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
アルカリハライドのステップ端の水和構造計測を行い、構造ゆらぎと水和構造の相関に関する知見を得た。また、層状ケイ酸塩（鉱物）のクリノクロアについても水和構造計測を行い、正帯電領域（ブルサイト状層）、負帯電領域（タルク状層）の直上における水和構造の違いを明らかにした。また、ステップ端近傍において水和構造が不明瞭となることを見出した。一方、FM-AFMで一般に用いられる周波数検出回路である位相同期ループ回路（PLL）に代えて、カンチレバーの振動波形を高速デジタイザにより記録する実験系を構築した。また、振動波形をデジタルフィルタ処理した後、ヒルベルト変換により解析信号を得て、解析信号の瞬時周波数を計算するソフトウェアを開発した。
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| Strategy for Future Research Activity |
抗体分子やストレプトアビジンの2次元結晶を対象に水和構造計測を行い、探針近傍にナノピペット開口を配置し、これらと特異的に結合する分子を局所的に注入し、結晶内分子の可動性に変調をもたらし、水和構造の変化を計測する。また、グルタルアルデヒド等の架橋剤の導入前後のタンパク質分子周辺の水和構造を計測し、構造ゆらぎと水和構造の相関に関する知見を得る。
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Research Products
(12 results)
