水ー脂質膜ー油バイオ界面のモデル創生と界面ナノ特性の解明

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K04869
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 片岡 知歩 (浜井知歩) 国立研究開発法人物質・材料研究機構, MANA, 主任研究員 (70443009)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 水―油界面 / 脂質単分子膜 / 表面分析

Outline of Annual Research Achievements

これまで、水―脂質単分子膜―油界面構造を持つ生体組織に関して、生物学的観点に基づいた研究が多数行われているが、物理的/化学的観点に基づいた研究はほとんど進展していない。そのため、この界面での脂質膜の振る舞いや膜―タンパク質相互作用等に関する基本的事象が解明されていない。そこで本研究では、界面の物理化学的性質をより明らかにするため、生体中に存在する水溶液―脂質膜―油界面に対応するモデル界面を基板表面上に作製する手法の開発を目的とする。また、このモデル界面と表面分析技術を用いて、ナノおよび単分子レベルでの界面の性質を明らかにすることも本研究の目的である。これらの目的を達成するため、今年度は、平らな基板上にモデル界面を作製する手法を開発することを計画していたが、計画通りに研究を進めることができた。
具体的には、脂肪滴を構成する油成分を用いて、水溶液中に浸漬された基板表面上に油滴を形成した。基板表面を適切に修飾することによって、蛍光顕微鏡観察に適した大きさと形状を持つ油滴を形成することができた。そして、蛍光顕微鏡を用いて水溶液―油界面への脂質およびタンパク質の吸着を観察した。また、脂質吸着時間に対する蛍光強度依存性およびタンパク質の非特異的吸着を観察することにより、脂質単分子膜の形成を確認することができた。さらに、ホスファチジルコリンからなる脂質単分子膜の拡散定数を計測し、単分子膜の流動性を確認することができた。また、脂質組成および油の粘度に対する拡散定数の依存性も確認することができた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度の計画通り、モデル界面作製法を開発することができた。

Strategy for Future Research Activity

平成29年度以降、凹凸を持つ基板上に水―脂質膜―油界面モデルを作製する手法の開発を計画していた。この計画を今年度に前倒しし、実験を行ったところ、凹凸を持つ基板よりも平らな基板の方がモデル界面の作製に適していることが分かった。そこで、今年度に開発した平らな基板上への油滴作製法を用いて、来年度以降に計画していた実験を行い、モデル界面の性質を明らかにする。

Causes of Carryover

界面張力計の購入を予定していたが、張力測定の実験を次年度以降に持ち越したため、装置を購入しなかった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

来年度以降、界面張力測定装置の導入を検討する。