2017 Fiscal Year Research-status Report
Development of analysis technology for protein aggregation and crystallization in near-field area using localized light scattering
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17K05024
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| Research Institution | Fukushima National College of Technology |
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Principal Investigator |
若松 孝 福島工業高等専門学校, 電気電子システム工学科, 教授 (80220838)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
尾形 慎 福島工業高等専門学校, 化学・バイオ工学科, 准教授 (10532666)
田中 大輔 大分工業高等専門学校, 電気電子工学科, 講師 (20643729)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | タンパク質凝集体 / タンパク質結晶化 / エバネッセント光 / 光散乱 / マイクロ・ナノデバイス / 表面・界面物性 / ナノバイオ / 結晶成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度は、エバネッセント光励起下における前方小角散乱光の瞬時計測システムを構築した。試料溶液セルを水平に置いた状態でガラスプリズム/水溶液の全反射条件下において、溶液界面付近にエバネッセント光を発生させ、溶液からの低角度の動的光散乱(DLS)、及び静的光散乱(SLS)を瞬時に計測できる装置を設計・製作した。ハンギングドロップ蒸気拡散法に対応した、小型のタンパク質結晶化溶液セルを作製し、全反射プリズムと結晶化溶液セルを組み合わせて、エバネッセント光励起下において極微量なタンパク質液滴からの前方小角散乱光を計測する。
シリカ標準粒子の低濃度の液滴サンプルに対して、セットアップした分析装置の性能試験を行ったところ、全反射条件下において、狭い散乱角度での前方動的散乱光(F-DLS)の測定が可能であることを確認した。一方、測定した前方静的散乱光(F-SLS)パターンを既存開発の分析装置で測定した散乱光データと比較したところ、概ね散乱光パターンは類似していたが、高角度側の散乱角度で異なる特性を示した。これは、バルク溶液からの散乱光と局所的溶液界面からの光散乱特性との相違とも考えられるが、現段階では、むしろ小角散乱光の検出器への導入部配置に問題があると判定している。今後、所定の角度範囲でF-SLS瞬時計測が可能となるように、溶液セルの形状・構造とコリメートレンズの選択と配置などを改良する。
これまでに得られた研究成果を国内学会で発表し、さらに応用物理学会論文誌にて誌上発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度の実施計画で主な目標であった、局在光励起下における微粒子を対象に分析装置の基本設計を行い、その基本的性能を確認した。しかしながら、極微量の試料液滴に対して、全反射エバネッセント光励起下において、正確な前方静的散乱光(F-SLS)パターンが未だ計測できていない。そのため、溶液セルの形状・構造と検出器への散乱光導入部についての改良が必要である。
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| Strategy for Future Research Activity |
現段階では、製作した計測システムでシリカ微粒子によるテストでは、未だ十分な性能が得られていないと評価しているため、前年度に引き続き、装置の改良、特に溶液セルの構造と計測・光学系の再設計を行う。次に、リゾチームなどの結晶化モデルタンパク質を対象に、改良した分析装置でハンギングドロップ蒸気拡散法におけるタンパク質凝集・結晶化の分析を行う。全反射エバネッセント光照射下におけるタンパク質液滴からの小角散乱光の瞬時測定を行い、結晶化前段階における凝集化の初期プロセスを追跡する。小角散乱光の瞬時測定から、形成されるタンパク質凝集体の構造やサイズ等の経時変化を解析する。また、得られた主要な研究成果を学会や学術論文、及び研究展示会等で発表する。
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| Causes of Carryover |
製作装置に使用した光学部品が予定額よりも安価であったこと、タンパク質原料の消費が予定よりも少なかったことで、消耗品費が抑えられた。また、研究分担者との研究打合せが別の機会で実施できたことにより、旅費の支出が抑えられた。さらにまた、投稿論文の掲載日程の関係により、論文掲載料の支出がH30年度となったことで、H29年度の該当支出が発生しなかった。そのため、次年度でタンパク質原料等のサンプル作製に必要な物品の購入、論文掲載料などに使用する。
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