2016 Fiscal Year Annual Research Report
Nanoparticle Assembly mediated by Designed DNA Nanostructures
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25706009
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
田川 美穂 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (40512330)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / 超格子構造 / DNA / self-assembly / superlattice |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、DNAが塩基配列により選択的結合する性質を利用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、ナノ粒子超構造を構築するとともに、その構造制御を行うことを目的として研究を行った。二次元、三次元結晶化の課題を並行して行い、下記の成果を得た。
（１）基板担持脂質二重膜（SLB）を用いたDNA被覆ナノ粒子（DNA-NP）二次元結晶化
研究計画当初には予想もつかなかった面白い現象を発見し、予想以上に研究を進展させることができた。具体的には、マグネシウムイオン濃度により隣接粒子数を制御できることを発見し、溶液のイオン濃度調整というシンプルな方法で二次元の構造制御に成功したこと、配列設計との組み合わせで粒子間距離も同時に制御できたことがあげられる。更に、脂質の相転移・相分離現象の解明と、SLBに吸着したDNA-NPへどのような影響を及ぼすかを解明することで、DNA-NP二次元結晶の大きさや形も制御できる可能性を示すことができたことがあげられる。
（２）DNA-NPの三次元結晶化
欠損の少ないマイクロサイズの単結晶作成に成功し、結晶構造を反映したウルフ多面体の結晶形状を作成することに成功した。更に、陽イオン添加により格子定数の制御にも成功した。二元系の超格子構造を作製し、X線小核散乱による構造解析を行った。また、生体分子の特性から、乾燥すると構造が壊れてしまうと考えられていたが、DNA層に対するナノ粒子の体積率を調整することにより、乾燥しても構造を保てる条件を見出した。乾燥状態のDNA-NP超格子構造のX線小核散乱にも世界で初めて成功した。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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