2017 Fiscal Year Research-status Report
ウルトラファインバブルの構造特性評価による生体効果の分子機構の解明
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16K13722
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
平井 光博 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (00189820)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | タンパク質 / 脂質膜 / ウルトラファインバブル / x線散乱 / 中性子散乱 / 糖 / 水和 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
［研究の目的］ 微細微小気泡の応用分野は，電子産業分野，洗浄分野，医療・薬品分野，健康分野，農業・水産分野，食品・飲料分野など極めて広範囲に及んでいる。最近，長期間安定な浮遊状態を保てる大きさが100nm以下のウルトラファインバブルが作成可能となり，既に，電子産業分野の剥離装置や農業分野の水耕栽培に応用されている。しかし，ウルトラファインバブルの産業利用が先行する一方，その物理化学的な性質や生成・消滅機構，存在状態の構造動態などに関する実験的研究や理論的解明は遅れており，本格的な産業応用にはウルトラファインバブルの基礎物性研究や生体物質を含む各種物質との相互作用等に関する研究の進展が鍵を握っている。
［これまでの研究成果と経緯］ 研究代表者の放射光X線・中性子散乱法を適用したタンパク質や脂質膜などの多数の研究をベースとして研究を推進している。ウルトラファインバブルの生体物質への効果の基本は，生体物質界面（水和層）とバブル界面との相互作用が重要であるとの観点から，特に，細胞保存液などに使用される濃厚糖溶液や，濃厚高分子溶液中でのタンパク質や脂質膜の構造安定性と水和状態に注目して実験を実施した。
【具体的な研究成果】
●食品科学，経皮系薬剤等に使用されている非荷電性合成高分子を含有した溶液中でのタンパク質の構造を解析した結果，タンパク質界面からの高分子の選択的は排除が起こると同時に，高分子の排除体積効果，水和状態の変化が起こり，熱安定性が低下することを見出した（学術論文に発表済み）。ウルトラファインバブル溶液中で同様の現象起きるのか現在検討中である。
●細胞保存液に使用されている糖類を含有した状態での安定性に関して現在検討中である。糖類のみの水溶液中では，タンパク質の熱安定性が水和状態の保護作用を通じて起きていることを明らかにすることができた。
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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
ウルトラファインバブルの生体物質への効果は，生体物質界面（水和層）とバブル界面との相互作用が重要であると考えている。現在，細胞保存液などに使用される濃厚糖溶液や，濃厚高分子溶液中でのタンパク質や脂質膜の構造を中心に検討行ってきており，概ね順調に研究が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
［今後の推進の方策」
バブル自体の安定性の検討がやや遅れているが，バブルと他の共存分子存在下での安定性に関する構造学的研究を重点的に進める予定です。測定条件の設定等は過去２年間の研究でほぼ確立できている。
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