Development of local viscoelasticity measurement using rotational behavior of magnetic nanoparticle under alternating magnetic field

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05112
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Suwa Masayori 大阪大学, 大学院理学研究科, 助教 (90403097)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 磁気ナノ粒子 / 磁気光学異方性 / 複雑流体 / 局所粘弾性 / 交流磁場

Outline of Final Research Achievements

Magnetic Nanoparticles (MNPs) are promising materials for probes to measure local viscoelastic properties of complex fluid because their orientational motion with the wide range frequency can be excited by an alternating magnetic field, and it is relatively easy to prepare monodispersed MNPs. Our previous study showed that the orientational behavior could be precisely measured by light. In this work, we focused on the frequency dependence of the orientational motion. We measured the orientational motion of MNPs in hydrogel, condensed colloidal solution, and liposome. As a result, we showed the capability of the present method to study the local mechanical properties of complex fluids.

Free Research Field

分析化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本法により測定可能となる局所的粘弾性から「分子スケールの力学特性がマクロな力学特性にどのように伝播するか」を調査可能であり、刺激応答性や自己修復能を持つ機能性ゲルの分子設計指針を提供できる。また、ポーラス材料やナノ流路内など、空間的に制限された水の粘弾性を直接測定可能であり、これらを利用した分離分析法や検出法開発の促進が見込まれる。さらに、細胞膜の力学特性や、分子混雑状態にある細胞内の粘性といった、分子生命科学の基礎的な知見を深められる。従って、本測定法は、広範な研究領域で利用可能な基礎技術として期待できる。