Fabrication of Gold Nanorings-based Functional Nanostructures by virtue of DNA Nanotechnology

Research Project

Project/Area Number	22KF0356
Project/Area Number (Other)	22F22051 (2022)
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Multi-year Fund (2023) Single-year Grants (2022)
Section	外国
Review Section	Basic Section 28040:Nanobioscience-related
Research Institution	Kansai University
Principal Investigator	葛谷明紀関西大学, 化学生命工学部, 教授 (00456154)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	LIU QING 関西大学, 化学生命工学部, 外国人特別研究員
Project Period (FY)	2023-03-08 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000) Fiscal Year 2024: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000) Fiscal Year 2023: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000) Fiscal Year 2022: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Keywords	DNAオリガミ
Outline of Research at the Start	環状のDNAオリガミ構造体を設計し、これを鋳型にして金ナノリングを作成することをめざす。さらに鋳型のDNAオリガミをあらかじめカテナンなどにしておくことにより、これらの金ナノリングを複合化することも検討する。オリゴ・ポリカテナンのみならず、金ナノロッドと組み合わせてポリロタキサン形状をつくることも期待できる。以上により、トポロジカルなプラズモニックナノ材料を自在に形成・制御する技術を創成する。
Outline of Annual Research Achievements	本研究課題は、環状のDNAオリガミ構造体を設計し、これを鋳型にして金ナノリングを作成することをめざす。さらに鋳型のDNAオリガミをあらかじめカテナンなどにしておくことにより、これらの金ナノリングを複合化することも検討する。オリゴ・ポリカテナンのみならず、金ナノロッドと組み合わせてポリロタキサン形状をつくることも期待できる。以上により、トポロジカルなプラズモニックナノ材料を自在に形成・制御する技術を創成する。本年度は引き続き、環状DNAオリガミ構造体を鋳型とした金ナノリング形成条件を最適化するとともに、[2]カテナンを形成させるためのDNAオリガミ構造体の設計にも着手した。具体的には、半円形のDNAオリガミ構造体2分子をあらかじめ絡み目となるように二量化し(すなわちx字型の構造体ができる)、さらに半円形の構造体2分子でそれぞれ環を閉じることにより、環状DNAオリガミの[2]カテナンを形成させることを検討した。しかしながら、二量化までは成功したものの、これらを閉環させるまでには至らなかった。DNAオリガミ構造体どうしの立体反発によるものであることを想定して、半円形ではなく120°、90°の弧に相当する構造体もあらたに設計し、これらの自己組織化による環化を確認した。環状DNAオリガミ構造体を鋳型とした、無電解めっきの条件検討も開始し、複数の金属種についてDNAオリガミ構造体内での金属析出に成功した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 前年度設計が完了した環状DNAオリガミ構造体を鋳型として、複数の金属種について無電解めっきに成功した。一部凝集してしまう金属種もあるため、最終年度にはこの条件を最適化することで、当初目的を達成することができると予想している。
Strategy for Future Research Activity	引き続き、DNAオリガミ構造体の構造を種々試しながら、カテナン構造体の構築法の検討を続けるとともに、無電解めっき条件の最適化も継続する。凝集を防ぐのが難しい場合には、DNAオリガミ構造体の外面に高分子を修飾し、排除体積効果を利用することも検討する。