2020 Fiscal Year Annual Research Report
Temporal and Spatial Active-Control of Mass Diffusion for High Quality Crystallization of Protein
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17H03181
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小宮 敦樹 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (60371142)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡島 淳之介 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (70610161)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | タンパク質 / 物質拡散 / 結晶成長 / 位相シフト干渉計 / 機能性膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，タンパク質やアミノ酸に代表される生体高分子の液相内移動現象を能動制御し，タンパク質高品位結晶化の実現を目指すことを目的としている．研究4年目は最終年度であり，これまでの研究成果を纏め上げることを念頭に置き，スマートメンブレンの諸条件を変えたタンパク質物質拡散実験を進めた．併せて周囲壁の温度に分布を与えることで，結晶成長時の種結晶周りの濃度分布が一様化する手法について，数値シミュレーションによる検証を行った．また，結晶成長実験として，結晶成長速度の速い塩化ナトリウムを用いた実験を行い，周囲壁温度条件の影響を定量評価した．スマートメンブレンの物質透過量評価については，細孔率が等しくも細孔の配置が異なるメンブレン群をMEMS技術により製作し，定量評価を行ってきた．メンブレン製作の議論においては，海外研究協力者とオンライン会議を開催することで多角的な視点からの評価を行い，その結果，空孔率は同じでも細孔の隣接間距離がスマートメンブレン物質透過量を制御する因子となっていることが明らかとなった．また，物質流束の時間変化がスマートメンブレンの細孔配置により制御可能であることも明らかにした．これらの実験結果およびこれまでのミリポアの実験結果とを併せて比較することで，膜透過量の他に膜近傍の濃度分布についても評価した．この成果は昨年度の国際会議で発表を行い，本年度に講演論文表彰を受けた．
温度場を考慮した濃度場の一様化に関する数値シミュレーションでは，自然対流が生じる臨界レイリー数を考慮し，また物理的な遮蔽空間を設けることで自然対流の発生を抑制し，種結晶周りの濃度場がほぼ一様な条件を作り出すことができた．本成果は現在まとめており，国際学術雑誌に投稿予定である．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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