2018 Fiscal Year Research-status Report
Measurement of interfacial tension of nano systems by image analysis of vesicles
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17K05836
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
ヴィレヌーヴ 真澄美 広島大学, 総合科学研究科, 准教授 (30304554)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 二分子膜張力 / ベシクル / 電気泳動 / 画像解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
通常の界面張力とは二つの巨視的な相が接する界面内に働く力である。ミセルやベシクルなどの分子集合体は会合数が数十から数千であり、10^23個の原子や分子の集合体である巨視相と比較すると非常に小さい。それ故、そのような分子集合体は独立な相として溶液から分離することは不可能であるが、擬似的に巨視相の振る舞いも示す。すなわち、ミセルやベシクルなどの分子集合体は原子・分子とも巨視相ともつかない中間的な性質を有する。溶液中の二分子膜の界面張力は存在しないという理論を主張する研究者もいる一方で、多くのミセルやベシクルは球状を保つため、これらの分子集合体と周囲の溶媒の間には界面張力に類似した力が働いていると考えられる。
界面張力は (1) 単位面積当たりの界面過剰エネルギーであり、したがって (2) 界面の安定性の指標、さらには (3) 界面の硬さの指標となる。また (4) 厚みが数nmしかない界面領域の性質を直接反映するきわめて重要な物理量である。ベシクル/水界面張力の実測が可能となれば、メゾスコピックな分子集合体形成に関して新たな知見が得られる。
研究代表者はこれまで巨視相間の界面張力を高精度で測定し、熱力学を駆使することによって、界面現象を明らかにする手法で環境科学的、生命科学的な課題に取り組んできた。
そこで本研究では、流体-流体間界面張力測定の原理を拡張して、ベシクル二分子膜に働く張力を直接測定する装置を開発することを目的として、様々な試作に取り組んでいる。
2018年度は測定セルを試作し、電気泳動を行った。用いた材料は、洗浄のし易さを考慮してガラスにしたが、顕微鏡のステージ上で使用するような浅いセルの中で均一にベシクルを泳動することが極めて困難であった。また顕微鏡の解像度にやや問題があることも明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
セルの中で均一にベシクルを泳動することが上手く行っていない理由は、電気浸透のためではないかと考えられる。電気浸透とは、毛管中を横切って電圧を印加すると溶液が流動する現象である。ガラス表面は負電荷を帯びているが、使用する界面活性剤によっては表面吸着によって、正電荷を帯びることもある。イオン性界面活性剤ベシクル水溶液を試料としているため、ガラス表面への吸着を制御することが困難である。実験を行ってみてこの現象の影響が大きいことがわかった。
セルの材質を変更することを予定している。具体的には、高分子であるが、可塑剤などの溶出がないとされており、またフォトリソグラフィにより成型が容易なポリジメチルシロキサンを利用してみたい。
また顕微鏡の解像度に関しては、使用している顕微鏡の型式が古いために、高品質なレンズに取り替えることができない。この点に関しては顕微鏡を更新する必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究を推進する上で、優先的に解決しなければならないのは電気泳動を上手く行えるセルを作ることである。2019年度は、まず材質選びから測定セル作りをやり直す。幸い、ポリジメチルシロキサンを用いフォトリソグラフィによってマイクロ流路の成型をできる研究者が、研究代表者と同じ学内にいるので、技術の教授を請い、試作を行う。ポリジメチルシロキサンについては、可塑剤の溶出はないが、分子量の小さい化合物を吸着する性質をもつ可能性がある。セルの試作を行い、その影響があるかどうかを確認する。材料探索で解決しない場合は、電気浸透現象を利用することを考える必要もあるかも知れない。
画像の解像度に関しては、顕微鏡のレンズの品質のためであるから、どうにもならない。本格的に測定が可能となった場合は、現有のものでできる最良の結果が出せるよう努力する。
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Research Products
(1 results)
