2017 Fiscal Year Annual Research Report
Universal laws of collective motion of swimmers
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26610112
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
永井 健 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 講師 (40518932)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | アクティブマター / 非線形物理 / 非平衡物理 / ソフトマター / リポソーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に引き続き、脂質二重膜で囲まれた小胞であるリポソームの交流電場による自発遊泳について研究した。リポソームを運動させるためにはリポソームを前後非対称な形状にするか脂質膜に微小粒子を付け、誘電率分布を非一様にする必要がある。研究代表者はコロイド吸着に関する技術を有するため、コロイド吸着量を通じた遊泳の制御を目指した。
コロイド吸着のために正荷電脂質である1,2-dioleoyl-3-trimethylammonium-propane(DOTAP)を用いた。1,2-Dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine、1,2-Dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine、DOTAP、Cholesterolの混合物からリポソームを作ると、脂質膜が相分離し、DOTAPが局在化する。このリポソームを含む水溶液に負荷電を持つポリスチレンのコロイドを混合すると、DOTAPが存在する領域に選択的に吸着する。
コロイドが付いたリポソームを含む水溶液を100 μｍのスペーサーとともに2枚のITOガラスではさみ、400Hzの交流電場を一様に加えた。その結果、リポソームは電場に垂直な平面内を運動することがわかった。ピエゾ素子を用いて顕微鏡の対物レンズを高速に上下振動させながら観察した結果、運動中にコロイドは赤道面に局在することがわかった。
焦点面を赤道面に固定し、リポソームの運動を観察したところ、吸着したコロイド量と運動方向に相関があることがわかった。コロイド吸着量が少ないときはコロイドを前にして運動し、吸着量が多いとコロイドを後ろにして運動する。このように、コロイドの吸着量を制御することでリポソームの自発遊泳を制御できることが明らかになった。
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