2019 Fiscal Year Annual Research Report
In-situ, dynamic, high-resolution imaging of proteins using nanocuvette
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17K19025
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
三宮 工 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (60610152)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 電子顕微鏡 / 表面・界面物性 / ナノ材料 / その場観察 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では透過型電子顕微鏡用の水溶液中その場観察プラットフォームである「ナノキュベット」を開発し、バイオ応用を目指すものである。
R1年度は、１）ロドプシンの導入、２）へキサゴナルナノキュベットの作製、３）光導入系の確立、を実施した。
１）当初予定していたロドプシンをナノキュベット内への導入を試みた。ロドプシンとしては市販で入手可能なバクテリオロドプシンを用いた。しかしながら、これまで用いてきた親水性蛋白質と異なり、疎水性膜タンパクであるロドプシンをキュベット内に分散した形で封じ込めることがうまくできておらず、塊となってキュベット内に存在していることが確認された。今後、キュベット内に分散させる手法を確立する必要がある。
２）本研究で用いているナノキュベットは貴金属材料を導入することで光増幅可能で、限られた数のフォトンを効率よく物質と相互作用することが可能である。光応答タンパク観察においては重要な機能となる。これまでのナノキュベットでは、短範囲規則配列した孔を用いていたが、本研究の過程で、アンダーソン局在に相当する極めて不均一に局在した光場の分布が実験的に観測された。これは現象としては興味深い一方で（論文掲載済み）、本研究で目的としていた光場増強の利用には不向きであるため、ヘキサゴナル構造で均一なナノキュベットの作製に着手し、作製プロトコルがおおむね確率された。
３）光との相互作用観察のための電子顕微鏡内への光導入の精度を1um程度まで向上することに成功した。その結果、これまで全く報告されていない新しい現象が確認された。電子線照射中のサンプルの状態が光でその場観察したところ、チャージした数百nmサイズのサンプルが、はるかに小さい質量の電子の照射により、数百nmオーダーで動くことが示された。さらにこのチャージ状態が光の照射により変化することも示された。
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