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液中原子間力顕微鏡による揺動する分子鎖の3次元立体構造のサブナノスケール計測

研究課題

研究課題/領域番号 14J01408
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関金沢大学

研究代表者

稲田 なつみ  金沢大学, 自然科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード原子間力顕微鏡 / 液中分子分解能観察 / 自己組織化膜 / エチレングリコール / タンパク質 / 分子動力学法 / 界面現象
研究実績の概要

本研究では液中3D-SFMを用いてタンパク質の末端部位のようなナノスケールの分子鎖(ナノ分子鎖)を1分子レベルで計測する手法を確立することを目的とした。昨年度までにナノ分子鎖の空間分布を制御したモデル構造を構築するため、任意の分子鎖を簡易な方法で導入できる自己組織化膜の調製方法を検討してきた。本年度はその自己組織化膜を用いて実際にナノ分子鎖を導入することを試みた。
反応性の高い官能基を有する三脚分子で形成した周期性の高い自己組織化膜に対し、ナノ分子鎖としてアルキル鎖を導入して調製したナノ分子鎖構造モデルを液中3D-SFMで計測した。その結果、マイカなどの結晶表面に比較して長距離から斥力を受けていることがわかり、これは試料表面が大きく熱揺動していることを示している。またxz断面には特徴的な斥力のコントラストが観察された。これまでにOEG-SAMとOH-SAMで形成したナノ分子鎖モデルを3D-SFMで計測してきたが、取得した3次元力分布像には揺動するOEG鎖が斥力で可視化された。このことからxz断面に可視化された斥力のコントラストは揺動するアルキル鎖の空間分布に起因すると考えられる。三脚分子にアルキル鎖を導入して構築したナノ分子鎖モデルを3D-SFM計測した結果から、ペプチドなど様々なナノ分子鎖を導入し計測できることが強く示唆された。本研究結果よりタンパク質表面で揺動する末端部位の立体構造の理解に大きな進展をもたらすことが望まれ、さらにバイオセンサやポリマブラシなど固液界面に存在する様々なナノ分子鎖の立体構造や空間分布を計測することでそれらの感度や性能を分子レベルで評価することも期待される。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Efficiency improvement in the cantilever photothermal excitation method using a photothermal conversion layer2016

    • 著者名/発表者名
      N. Inada, H. Asakawa, T. Kobayashi and T. Fukuma
    • 雑誌名

      Beilstein Journal of Nanotechnology

      巻: 7 ページ: 409-417

    • DOI

      10.3762/bjnano.7.36

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Molecular-scale surface structures of oligo (ethylene glycol)-terminated self-assembled monolayers investigated by frequency modulation atomic force microscopy in aqueous solution2014

    • 著者名/発表者名
      N Inada, H Asakawa, Y Matsumoto and T Fukuma
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 25 号: 30 ページ: 305602-305612

    • DOI

      10.1088/0957-4484/25/30/305602

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Molecular-scale Investigation of Oligo (ethylene glycol)-terminated SAMs by Frequency Modulation AFM in Liquid2016

    • 著者名/発表者名
      N. Inada, H. Asakawa, T. Fukuma
    • 学会等名
      AsiaNANO 2016
    • 発表場所
      Sapporo, Japan
    • 年月日
      2016-10-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 液中分子分解能AFMによるPillar[n]areneの自己集積構造計測2016

    • 著者名/発表者名
      稲田なつみ、高島 柊、生越友樹、福間剛士、澤田悠太、太田明雄、淺川 毅、淺川 雅
    • 学会等名
      第77回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Molecular-scale investigation of sulfonate-terminated alkanethiol SAMs by FM-AFM in liquid2016

    • 著者名/発表者名
      N. Inada, H. Asakawa, N. Oku, T. Fukuma
    • 学会等名
      NC-AFM2016
    • 発表場所
      Nottingham, UK
    • 年月日
      2016-07-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3次元走査型力顕微鏡による揺動するナノ分子鎖の液中実空間計測2016

    • 著者名/発表者名
      稲田 なつみ、高尾 一史、淺川 雅、福間 剛士
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学 大岡山キャンパス
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 3D-SFM Visualization of Fluctuating Nanoscale Chain Structures at the Solid/liquid Interface2016

    • 著者名/発表者名
      N. Inada, K. Takao, H. Asakawa, T. Fukuma
    • 学会等名
      Japan-Finland Research Exchange Meeting
    • 発表場所
      Kanazawa, Japan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular-scale mechanism of protein adsorption resistance of oligo (ethylene glycol) terminated-SAMs investigated by frequency modulation AFM in liquid2015

    • 著者名/発表者名
      N. Inada, H. Asakawa, K. Miyazawa and T. Fukuma
    • 学会等名
      2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PAC CHEM)
    • 発表場所
      Hawaii, U.S.A
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement in Efficiency of the Photothermal Cantilever Excitation Method Using Light-absorption Layer2015

    • 著者名/発表者名
      N. Inada, H. Asakawa, T. Kobayashi and T. Fukuma
    • 学会等名
      18th International Conference on non-contact Atomic Force Microscopy (NC-AFM2015)
    • 発表場所
      Cassis, France
    • 年月日
      2015-09-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 吸着抑制能を有するオリゴエチレングリコール末端SAMの液中3D-SFM計測2015

    • 著者名/発表者名
      稲田 なつみ、淺川 雅、宮澤 佳甫、福間 剛士
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular-scale Investigation of Mixed SO3-/OH SAMs by FM-AFM in Liquid2014

    • 著者名/発表者名
      N. Inada, H. Asakawa, N. Oku and T. Fukuma
    • 学会等名
      The 22nd International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (IC-SPM22)
    • 発表場所
      Atagawa Heights, Japan.
    • 年月日
      2014-12-11 – 2014-12-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 吸着抑制能を有するSAM/水界面の3次元相互作用力分布の直接計測2014

    • 著者名/発表者名
      稲田 なつみ,淺川 雅,宮澤 佳甫,福間 剛士
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Molecular-Scale Structures of SAMs Terminated with Flexible Chains Investigated by FM-AFM and 3D-SFM in Liquid2014

    • 著者名/発表者名
      Natsumi Inada, Hitoshi Asakawa and Takeshi Fukuma
    • 学会等名
      17th International Conference on non-contact Atomic Force Microscopy(NC-AFM2014)
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan.
    • 年月日
      2014-08-04 – 2014-08-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 金沢大学 福間研究室のホームページ

    • URL

      http://fukuma.w3.kanazawa-u.ac.jp/frame.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 金沢大学 福間研究室

    • URL

      http://fukuma.w3.kanazawa-u.ac.jp/frame.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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