2018 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanically tunable mesh-like DNA film self-assembled at the air-water interface
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17K12774
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
石川 大輔 首都大学東京, 都市環境科学研究科, 特任助教 (00722919)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | DNAナノテクノロジー / 界面膜 / メカノケミストリー / 力学的チューニング / 油中水滴 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，手で押す，引っ張る，ひねるなどの日常的なマクロな動作によって，ナノサイズの構造体の形状と機能を精密に操作できる技術を創出することである．具体的には，DNAの有するプログラマビリティを駆使することで，複数の機能(ソフトウェア)付与が容易かつ選択的に可能なDNA二次元ネットワーク集積体(ハードウェア)を作製し，さらにその出力を力学的に調整可能な力学的チューニング材料を新規創製することを目指す．本研究によって，力学的に形状変形可能な材料に対して，様々な機能をDNAのハイブリダイゼーション(二重らせん構造の形成)を利用して選択的に「インストール」するという新規技術だけではなく，外部から受ける微小な力に応答する環境応答材料作製技術も提示できる．
助成期間において，DNAオリガミ技術により作製した環状DNAナノユニットを両親媒化し，これを疎水相(油相)と親水相(水)の界面に集積させることに成功した．DNAナノユニットの両親媒化は，DNAナノユニットの一部分のみへ剛直な疎水基であるコレステロールをハイブリダイゼーションにより結合することで行った．疎水性付与の成否は電気泳動観察から定性的に確認した．さらに，水相中に分散せず，また互いに凝集しない適度な疎水性を決定するため，疎水基の本数を変えたDNAナノユニットを用いて油中水滴(ミネラルオイル中の微小水滴)を調製し，共焦点レーザー顕微鏡観察から界面集積部分と水相内分散部分それぞれの蛍光強度を定量評価することで，最適なコレステロール導入本数を決定した．以上より，気水界面における二次元DNAネットワーク集積体作製のための構成単位であるDNAナノユニットの開発に成功した．
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