2021 Fiscal Year Research-status Report
かたちとやわらかさの織り成すセルフアセンブリシステムの研究
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20K20979
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
村田 智 東北大学, 工学研究科, 教授 (10334533)
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2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | セルフアセンブリ / かたち / やわらかさ / メゾスケール / 分子モジュール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，かたち・結合性・やわらかさを自在に設定することができるモジュールを開発し，様々な条件下でアセンブリ実験を行うことによりセルフアセンブリの普遍的設計原理を探ることを目的としている．
2年目となるR3年度は，これまでの実験で剛性不足が問題となっていた7角形の柔軟閉リンク構造の断面形状をより接地面積が大きくなるように再設計し，あらためてセルフアセンブリ条件の最適化を行った．その結果，モジュール単体は高い収率で得られることが分かった．このモジュールを平面基板上で集合させるため，脂質2重膜をマイカ基板上に張ったものを試みたが，よい結果が得られたなかったため，マイカ基板上での自己集合をさせることにした．マイカ基板とDNAの吸着力を調整するためにマグネシウム塩およびナトリウム塩をさまざまな濃度で含むバッファー溶液を試みたが，こちらも自己集合が起こる条件を見出すことができなかった．
そこで，これまでの7角形モジュールとは別に，4角形モジュールをあらかじめ9個格子状に集合させたDNAオリガミ構造体を設計した．この構造ではモジュールごとの4通りの形状変化（非拘束，右に変形，左に変形，中立（直角））を外部から加えたDNAストランドによる鎖置換反応を用いて制御でき，さらにモジュール間の連結を通して格子構造全体の形状を間接的に制御することができる．このモジュールを用いた予備実験により，幾何学的な拘束条件によりできやすい形状とできにくい形状があることが判明した．また，形状の変化を定量的に評価する方法についても検討をはじめた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
7角形モジュールによる自己集合実験は大規模な集積が困難であることがわかりつつある．一方，4角形モジュールの集合体を作る方法を試みたところ，形状制御実験に成功し，定量的評価までの見通しができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
7角形モジュールから4角形モジュールに研究の重点を移し，形状制御能力の定量的な評価を進めていく．
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