2013 Fiscal Year Annual Research Report
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25706009
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
田川 美穂 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40512330)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | DNA self-assembly / Nanoparticle / Atomic Force Microscopy / Superlattice / ナノ粒子 / 超構造 |
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| Research Abstract |
本研究は、DNA分子あるいは数本のDNA分子からなるDNAナノ構造体をガイドとしてナノ粒子を二次元、三次元の秩序的な構造へとプログラマブルにアセンブルし、ナノ粒子超構造を作成することを目的とする。ナノ粒子表面に被覆するDNAの塩基配列、あるいはDNAナノ構造体から生える一本鎖DNAの結合手の塩基配列を変化させることにより粒子間相互作用を制御することが可能であるため、ナノ粒子超構造の構造を制御することができる。具体的には、下記二つの項目を並行で進めた。
（１）結合手を持つDNA正四面体を介在させたDNA被覆ナノ粒子（DNA-NP）の三次元結晶化
（２）基板担持脂質二重膜（SLB）上におけるDNA-NPの二次元結晶化
研究環境の事情によりシンクロトロンX線小角散乱装置が必要な（１）の課題よりも、ラボベースでできる（２）の課題を優先して進めたという点で申請時の実施計画からの変更が生じたが、（２）に関しては当初の計画以上の進度で進めることができた。（１）の三次元結晶化に関しては、DNA-NPと、それに結合する四本の結合手を持ったDNA正四面体が、同程度の大きさのときにダイヤモンド構造となることが確認できている。この構造決定のメカニズムを明らかにするために、本年度はDNA-NPよりも大きいDNA正四面体を介在させた三次元結晶化を行った。この大きいDNA正四面体によりダイヤモンド構造とは別の結晶構造が形成されることは確認されなかったが、ダイヤモンド構造形成にはDNA-NPとDNA正四面体の大きさの比が重要であることが確認できた。
（２）の二次元結晶化に関しては、均一なSLBを製膜する技術、DNA被覆ナノ粒子をSLBに吸着・拡散・二次元結晶化する技術を確立することができた。原子間力顕微鏡測定により、結晶性の良い三角格子の結晶が確認されている。
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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
「ナノ粒子三次元結晶の解析に必要なX線小角散乱装置の使用環境が国内で整わなかったという研究環境の事情により、三次元結晶化の実験よりも二次元結晶化の実験を優先して進めた」という点において申請時の研究計画から変更はあったものの、二次元結晶化に関しては申請時の計画以上に研究が進んだため。
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| Strategy for Future Research Activity |
三次元結晶化と二次元結晶化を平行して進めるものの、二次元結晶化の研究が予想以上に進展したため、２６年度もラボベースで進められる課題２を優先的に進める方針である。
（１）DNA被覆ナノ粒子（DNA-NP）の三次元結晶化
DNA-NPとDNA正四面体の大きさの比を変化させた場合の、出来上がる結晶構造に関し引き続き追求する。大きさの比、等量比を変えてダイヤモンド構造以外の構造が形成されるかどうかを探る。
（２）基板担持脂質二重膜（SLB）上におけるDNA-NPの二次元結晶化
ナノ粒子を被覆するDNAの塩基配列を変化させることでDNA-NP間の相互作用を制御し、二次元結晶の構造制御を行う。二次元結晶の構造解析は、原子間力顕微鏡及び二次元小角散乱により行う。また、SLBの拡散係数の見積もり及びSLB上のDNA-NPの拡散メカニズムを解明し、高品質の二次元結晶化を目指す。
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| 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、基金に残額が生じた。
大学から配分される女性支援経費は２５年度で終了のため、本年度は本研究費のみで本研究を遂行する必要がある。来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、高品質のマイカ基板や脂質の二次元流動性を調べるための蛍光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。
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[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
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[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
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[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
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