Construction and functional control of conductive nanofibers formed from supramolecular assembly of DNA and amphiphilic molecules

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05177
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: IWAURA Rika 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 食品研究部門, 上級研究員 (00450312)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: DNA / 脂質 / 自己集合 / ナノ構造 / 導電性

Outline of Final Research Achievements

We synthesized a novel nucleotide bolaamphiphile dI(20) with an inosinic acid moiety and performed two-component self-assembly with salmon sperm DNA, resulting in a nanosheet structure. The nanosheet was found to be formed by base pairing between the inosinic acid moiety of dI(20) and nucleobases in salmon sperm DNA. Absorption and fluorescence spectroscopic measurements suggest that these nucleobase moieties form a CT state and are stabilized. Upon aging of the nanosheets, nanofibers with a diameter of 6 nm were formed, and electrostatic microscopy of the nanofibers showed a strong contrast image, suggesting that the nanofibers are conductive.

Free Research Field

超分子化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

DNAは核酸塩基が積み重なったπ-πスタッキングにより、古くから導電性を持つことが予想されており、導電性ナノワイヤとしての利用が期待されている。しかし、実際はDNAを基板上へ配置すると構造がこわれ、導電性を発現させることが困難である。本研究では双頭型イノシン酸脂質とサケ白子由来DNAを複合体化し剛直なナノシート構造を形成させたところ、この複合体中で核酸塩基の電荷移動遷移状態が安定化された。さらにこの複合体を熟成すると直径6 nmのナノファイバーが生成し、このナノファイバーの静電気力顕微鏡観察より、ナノファイバーが導電性を持つことが示唆され、DNAによる導電性ナノワイヤ構築につながる結果を得た。