2013 Fiscal Year Research-status Report
| Project/Area Number |
25600003
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
田川 美穂 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40512330)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | DNA self-assembly / Nanoparticle / 分子準結晶 / 階層構造 / 超構造 / 5回対称 |
|---|
| Research Abstract |
本研究は、ナノ粒子をDNA分子でコード化することによりその空間配置を精密に制御し、メゾスコピック領域あるいはコロイド次元の準結晶を実現することを目的とする。DNAのプログラマビリティ及び特異的分子認識能力を利用すると、ナノ粒子の空間配置を精密に制御できるだけでなく、その超構造設計の自由度が飛躍的に高くなるため、他の方法では実現できないような構造形成が可能となる。
申請時の研究計画では、三次元の準結晶作成を試みると記載した。しかし下記の事情により、二次元の準結晶作成から試みる方が着実であることが判明したため、研究計画を変更した。
（理由１）三次元結晶では、個々の粒子の配置や結合を直接見ることができないため、トライアンドエラーで大量の実験が必要であり、予想以上に時間ががかかることがわかってきた。
（理由２）我々は２５年度に基板担持脂質二重膜（SLB）上におけるDNA-NPの二次元結晶化の手法確立に成功し、二次元の結晶構造制御ができるところまできた。DNA-NPや二次元DNAナノ構造体を用いて二次元のペンローズタイルの組み上げを実現すべく、その基盤技術となる粒子間距離制御、配置制御を２５年度は進めた。二次元結晶化は、原子間力顕微鏡で直接観察できることから、設計通りの結晶が大規模にできていなくとも、粒子間の結合に何が起こっているか、ある程度見て予測することができる。このように、二次元で起こる粒子やDNA構造体の結合状態を確認しながら進める方が、ペンローズタイルの組み上げを着実に行うことができそうであるとわかってきた。二次元における準結晶形成のメカニズムを解明することで、三次元準結晶作成にも繋がると考えている。
以上より、２５年度は二次元準結晶作成のための基盤技術を着実に進めた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要に記載の通り、申請時に計画していた三次元準結晶よりも二次元準結晶作成を優先して進めたが、二次元から手を付けて行った方が着実であることがわかったため、順調に進展していると言える。また、粒子間の距離や配置の制御方法を確立しつつあり、二次元ペンローズタイルの組み上げのための基盤技術を大きく進展させることができたと言える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
研究実績の概要に記載した理由により、２６年度も二次元準結晶作成を優先して進める方針である。２０１４年２月に発表された論文'Mosaic two-lengthscale quasicrystals'[Dotera et. al, Nature2014, 506, 208-11]は、我々の手法（粒子間距離や配置を自由に設計しやすいDNAを用いたナノ粒子の結晶化の手法）が分子準結晶実現に非常に有力な手法であると勇気付けてくれる論文である。この論文の理論を参考に、２６年度は三つのナノ粒子からなる二等辺三角形をユニットとする、二次元ペンローズタイルの組み上げを行う。
|
| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
２５年度は大学から配分される女性支援経費を本研究推進のために優先的に充てたため、残額が生じた。
２５年度に大学から配分された女性支援経費は２５年度で終了のため、２６年度からは本研究を進めるに当たり、本研究予算のみで工面しなければならない。２６年度も基板担持脂質二重膜上におけるＤＮＡ被覆ナノ粒子の二次元結晶化を申請時の計画以上に進める予定である。よって、脂質、原子間力顕微鏡用プローブ等の購入額が膨らむ予定であるため、２５年度繰り越し分をこれらに充てる。
|
-
-
-
-
[Presentation] DNAと脂質二重膜を用いたナノ粒子の2次元結晶化2013
Author(s)
磯貝卓巳，赤田英里，Agnes Piednoir，赤星祐樹，手老龍吾，原田俊太，宇治原徹，田川美穂
Organizer
日本結晶成長学会第43回結晶成長国内会議（NCCG-43）
Place of Presentation
長野市生涯学習センター （TOiGO内）, 長野県
Year and Date
20131106-20131108
-
-
[Presentation] DNAセルフアセンブリによるナノ粒子超構造制御2013
Author(s)
田川 美穂, ガング オレグ, 磯貝 卓巳, 赤田 英里, 宇治原 徹
Organizer
第 51 回日本生物物理学会年会 シンポジウム 反応場デザインによる生命現象の再構成 -創って知る生物物理-
Place of Presentation
国立京都国際会館, 京都府
Year and Date
20131028-20131030
Invited
-
[Presentation] DNA-mediated Nanoparticle Assembly2013
Author(s)
Miho Tagawa, Takumi Isogai, Eri Akada, Shunta Harada, Toru Ujihara
Organizer
The 2nd International Workshop on Convergence in Condensed Matter and Nano Physics
Place of Presentation
Sungkyunkwan University, Korea
Year and Date
20131007-20131009
Invited
-
-
-
-
-
-
