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2014 Fiscal Year Annual Research Report

生体膜の基礎計測:二次元反応場としての特性の解明

Research Project

Project/Area Number 24350012
Research InstitutionGakushuin University

Principal Investigator

岩田 耕一  学習院大学, 理学部, 教授 (90232678)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高屋 智久  学習院大学, 理学部, 助教 (70466796)
中村 浩之  東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (30274434)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords生体膜 / リポソーム / 時間分解分光 / ラマン / 化学反応
Outline of Annual Research Achievements

リポソーム脂質二重膜中に可溶化したtrans-スチルベンを最低励起1重項(S1)状態の振動励起状態に光励起して,その後このS1 trans-スチルベンが冷却する過程をピコ秒時間分解分光法によって観測した.この実験から,6種類のリン脂質から構成される脂質二重膜の室温における熱拡散定数を推定した.さらに,24℃付近で相転移を示すDMPC脂質二重膜の熱拡散定数の温度依存性を17から31℃の範囲で推定した.これらの実験から,ゲル相の脂質二重膜の中よりも液晶相の脂質二重膜の中の方がエネルギー移動の効率が大きいことを見出した.実験に対応する初期条件と境界条件の下で熱拡散方程式の解を求め,実験の結果を説明した.
前年度までに合成した9,9’-ビアントリルをリン脂質であるDMPC(dimyristoyl phosphatidylcholine)およびEgg-PC(egg yolk phosphatidylcholine)がつくるリポソーム脂質二重膜の中に可溶化し,この試料を光照射した.光照射によって9,9’-ビアントリルで進行する分子内電子移動反応の様子をフェムト秒時間分解近赤外分光測定法で測定した.測定の結果,光励起されたビアントリルの電子状態がLE(局所励起)状態からCT(電荷移動)状態に変化することがわかった.この変換の速度を示すLE状態の減衰の速度は,DMPCとEgg-PCでは異なった.また,この減衰には2種類の速度成分があることがわかった.
脂質二重膜の内部の一定の深さでの粘度や熱拡散定数を評価する目的で,trans-スチルベンをフォスファチジルコリンに導入したリン脂質の合成の合成を進めた. DMPCの炭素鎖の一方にtrans-スチルベンを導入したけい光リン脂質の合成に成功した.

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (22 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (15 results) (of which Invited: 7 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Femtosecond time-resolved near-infrared spectroscopy of oligothiophenes and polythiophene: Energy location and effective conjugation length of their low-lying excited states2015

    • Author(s)
      Shunnosuke Okino, Tomohisa Takaya, and Koichi Iwata
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 44 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1246/cl.150330

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Relaxation Mechanism of β-Carotene from S2 (1Bu+) State to S1 (2Ag-) State: Femtosecond Time-Resolved Near-IR Absorption and Stimulated Resonance Raman Studies in 900-1550 nm Region2014

    • Author(s)
      Tomohisa Takaya and Koichi Iwata
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. A

      Volume: 118 Pages: 4071-4078

    • DOI

      10.1021/jp504272h

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Viscosity Heterogeneity Inside Lipid Bilayers of Single-Component Phosphatidylcholine Liposomes Observed with Picosecond Time-Resolved Fluorescence Spectroscopy2014

    • Author(s)
      Yuki Nojima and Koichi Iwata
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. B

      Volume: 118 Pages: 8631-8641

    • DOI

      10.1021/jp503921e

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Synthesis of protoporphyrin-lipids and biological evaluation of micelles and liposomes2014

    • Author(s)
      S. Tachikawa, M. E. El-Zaria, R. Inomata, S. Sato, H. Nakamura
    • Journal Title

      Bioorg. Med. Chem.

      Volume: 22 Pages: 4745-4751

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2014.07.003

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spermidinium closo-dodecaborate-encapsulating liposomes as efficient boron delivery vehicles for neutron capture therapy2014

    • Author(s)
      S. Tachikawa, T. Miyoshi, H. Koganei, M. E. El-Zaria, C. Vinas, M. Suzuki, K. Ono, H. Nakamura
    • Journal Title

      Chem. Comm.

      Volume: 50 Pages: 12325-12328

    • DOI

      10.1039/C4CC04344H

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Amphiphilic COSAN and I2-COSAN crossing synthetic lipid membranes: planar bilayers and liposomes2014

    • Author(s)
      C. Verdia-Baguena, A. Alcaraz, V. M. Aguilella, A. M. Cioran, S. Tachikawa, H. Nakamura, F. Teixidor, Clara Vinas
    • Journal Title

      Chem. Comm.

      Volume: 50 Pages: 6700-6703

    • DOI

      10.1039/C4CC01283F

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 脂質二重膜中に封入したビアントリルの光誘起電子移動反応のフェムト秒時間分解近赤外分光法による測定2015

    • Author(s)
      毛利 豪,髙屋 智久,岩田 耕一
    • Organizer
      第8回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      広島県東広島市
    • Year and Date
      2015-09-24
  • [Presentation] 高速時間分解分光法を用いた生化学反応の場としての生体膜の評価:リポソーム脂質二重膜中のエネルギー移動特性2015

    • Author(s)
      野嶋 優妃,高屋 智久,岩田 耕一
    • Organizer
      第8回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      広島県東広島市
    • Year and Date
      2015-09-21
  • [Presentation] Energy transfer mechanism in liposome lipid bilayers studied with picosecond time-resolved Raman spectroscopy2015

    • Author(s)
      Yuki Nojima, Sho Kitamura, Tomohisa Takaya and Koichi Iwata
    • Organizer
      8th International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy
    • Place of Presentation
      ウイーン市(オーストリア)
    • Year and Date
      2015-07-12 – 2015-07-17
  • [Presentation] Ultrafast charge transfer dynamics of 9,9-bianthryl in ordinary solvents and in lipid bilayers2015

    • Author(s)
      T. Takaya, G. Mohri, and K. Iwata
    • Organizer
      Second Symposium on Weak Molecular Interactions
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-03-06
    • Invited
  • [Presentation] Photoinduced electron-transfer reaction in bianthryl solubilized in lipid bilayers observed with femtosecond time-resolved near-IR spectroscopy2015

    • Author(s)
      G. Mohri, T. Takaya, and K. Iwata
    • Organizer
      Second Symposium on Weak Molecular Interactions
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-03-06
  • [Presentation] Energy transfer characteristics of lipid bilayers of phosphatidylcholine liposomes evaluated with picosecond time-resolved Raman spectroscopy2015

    • Author(s)
      Y. Nojima, T. Takaya, and K. Iwata
    • Organizer
      Second Symposium on Weak Molecular Interactions
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-03-05
    • Invited
  • [Presentation] Characteristics of Amphiphile Liquids Examined with Spectroscopic Methods2014

    • Author(s)
      Koichi Iwata
    • Organizer
      International Workshop on Ionic Liquids and Related Materials
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2014-11-12
    • Invited
  • [Presentation] Local viscosity of phosphatidylcholine bilayer membranes estimated with picosecond time-resolved fluorescence spectroscopy2014

    • Author(s)
      Yuki Nojima and Koichi Iwata
    • Organizer
      Scix2014
    • Place of Presentation
      レノ市(米国)
    • Year and Date
      2014-09-30
  • [Presentation] Characterizing molecular assemblies with time-resolved Raman spectroscopy - lipid bilayer membranes, ionic liquids and loose electrons2014

    • Author(s)
      Koichi Iwata
    • Organizer
      24th International Conference on Raman Spectroscopy
    • Place of Presentation
      イエナ市(ドイツ)
    • Year and Date
      2014-08-14
    • Invited
  • [Presentation] Chemical environment inside liposome lipid bilayers examined with picosecond time-resolved and tip-enhanced Raman spectroscopies2014

    • Author(s)
      Yuki Nojima, Tomohisa Takaya, Koichi Iwata
    • Organizer
      24th International Conference on Raman Spectroscopy
    • Place of Presentation
      イエナ市(ドイツ)
    • Year and Date
      2014-08-14
  • [Presentation] Structure of ionic liquids examined with smaller probes2014

    • Author(s)
      Manping Ye, Setsuka Arii, Takanori Uwabo, Tomohisa Takaya, and Koichi Iwata
    • Organizer
      248th National ACS Meeting
    • Place of Presentation
      サンフランシスコ市(米国)
    • Year and Date
      2014-08-10
    • Invited
  • [Presentation] Thermal Diffusivity of Lipid Bilayer Membranes Estimated with Picosecond Time-resolved Raman Spectroscopy2014

    • Author(s)
      Y. Nojima, T. Takaya, K. Iwata
    • Organizer
      3rd Taiwan International Symposium on Raman Spectroscopy
    • Place of Presentation
      日月潭(台湾)
    • Year and Date
      2014-07-01
    • Invited
  • [Presentation] Energy transfer in liquid-crystal-phase and gel-phase lipid bilayers formed by six phosphatidylcholines. A picosecond time-resolved Raman study.2014

    • Author(s)
      Yuki Nojima, Tomohisa Takaya and Koichi Iwata
    • Organizer
      2014 Korea-Japan Symposium on Frontier Photoscience
    • Place of Presentation
      ソウル市(韓国)
    • Year and Date
      2014-06-23
  • [Presentation] 分光で探るイオン液体の相互作用と構造2014

    • Author(s)
      岩田耕一
    • Organizer
      平成26年度イオン液体研究会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2014-06-17
    • Invited
  • [Presentation] フェムト秒時間分解近赤外分光法によるEgg-PC脂質二重膜中に封入したビアントリルの光誘起電子移動反応の測定2014

    • Author(s)
      毛利豪,高屋智久,岩田耕一
    • Organizer
      平成26年度日本分光学会年次講演会
    • Place of Presentation
      埼玉県和光市
    • Year and Date
      2014-05-28
  • [Remarks] 岩田研究室ホームページ

    • URL

      http://www-cc.gakushuin.ac.jp/~20040130/index.htm

URL: 

Published: 2016-06-01  

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