2次元原子薄膜上の自己集合ペプチドと脂質二重膜によるイオン制御

• 研究課題/領域番号: 16H05973
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ナノマイクロシステム
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 早水 裕平 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (80443216)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 26,390千円 (直接経費: 20,300千円、間接経費: 6,090千円); 2017年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2016年度: 20,800千円 (直接経費: 16,000千円、間接経費: 4,800千円)
• キーワード: ペプチド / 原子薄膜 / バイオセンサ / 平面脂質膜 / 二硫化モリブデン / 自己組織化 / ２次元材料 / ナノバイオ / ナノ材料 / マイクロ・ナノデバイス / 生体材料

研究成果の概要

原子薄膜を生体分子で修飾した新しいセンサ界面の構築を目指した本研究では、ペプチドだけでなく脂質がMoS2原子薄膜の電子状態にどのような影響を与えるのかについての基礎情報を得ることに成功した。特に、MoS2がその界面における電気化学的なイオンの状態に敏感に反応し、その電子状態を変調させることがわかった。その変調は、表面の自己組織化ペプチドによっても変化することがわかり、ペプチドによる界面設計の可能性が示された。
今後は、より実用的なセンシングを可能にするため、形成する平面脂質膜をより多様な組成で形成する。その脂質膜に他の生体分子を修飾し、さらなる機能を付加するなどの工夫が必要と考える。

研究成果

• [国際共同研究] University of Washington/University of Colorado, Boulder(米国)
• [国際共同研究] University of Washington/University of Colorado, Boulder(米国)
• [雑誌論文] Conductivity Modifications of Graphene by Electron Donative Organic Molecules (2017)
  • 著者名/発表者名: Masujima Hiroaki、Mori Takehiko、Hayamizu Yuhei
  • 雑誌名: Journal of Electronic Materials 巻: 46 号: 7 ページ: 4463-4467
  • DOI: 10.1007/s11664-017-5392-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical Control of Peptide Self-Organization on Atomically Flat Solid Surfaces: A Case Study with Graphite (2017)
  • 著者名/発表者名: Seki Takakazu、So Christopher R.、Page Tamon R.、Starkebaum David、Hayamizu Yuhei、Sarikaya Mehmet
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 34 号: 5 ページ: 1819-1826
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.7b02231
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laser-induced electrochemical thinning of MoS2 (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Sunamura , T. R. Page , K. Yoshida , T. Yano and Y. Hayamizu
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. C 巻: 4 号: 15 ページ: 3268-3273
  • DOI: 10.1039/c5tc04409j
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Bioelectronic interfaces by spontaneously organized peptides on 2D atomic single layer materials (2016)
  • 著者名/発表者名: Hayamizu Yuhei、So Christopher R.、Dag Sefa、Page Tamon S.、Starkebaum David、Sarikaya Mehmet
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1
  • DOI: 10.1038/srep33778
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Water stability of self-assembled peptide nanostructures for sequential formation of two-dimensional interstitial patterns on layered materials (2016)
  • 著者名/発表者名: Sun Linhao、Narimatsu Takuma、Tsuchiya Shohei、Tanaka Tomohiro、Li Peiying、Hayamizu Yuhei
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 6 号: 99 ページ: 96889-96897
  • DOI: 10.1039/c6ra21244a
  • 査読あり
• [学会発表] Bioelectronic interfaces by spontaneously organized peptides on 2D materials (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuhei Hayamizu
  • 学会等名: Graphene Week 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 自己組織化ペプチド薄膜のプロトン伝導 (2017)
  • 著者名/発表者名: 成松拓馬
  • 学会等名: 化学とナノ・マイクロシステム学会第35回研究会
• [学会発表] Exploration of fluorescent-tagged peptides diffusing on boron nitride by single molecular imaging (2017)
  • 著者名/発表者名: Li Peiying
  • 学会等名: 5th International Research Conference, RIKEN Centennial Anniversary & Surface and Interface Spectroscopy 2017
• [学会発表] 半導体ナノシート電気化学トランジスタの発光観察によるペプチド薄膜のイオン応答性評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 関貴一
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 自己組織化ペプチドを介して形成されるグラフェン上の脂質二重膜 (2017)
  • 著者名/発表者名: 野口紘長
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] proton conductivity in a thin film of self-assembled peptides (2017)
  • 著者名/発表者名: 成松拓馬
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 多層MoS2トランジスタを用いたペプチド自己組織化膜の電解質水溶液中での電気応答観察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 谷津一希
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] Exploration of fluorescent-tagged peptides diffusing on boron nitride by single molecular imaging (2017)
  • 著者名/発表者名: Li Peiying
  • 学会等名: The First International Workshop by the 174th Committee JSPS on Symbiosis of Biology and Nanodevices
• [学会発表] 2次元ナノシート表面に"整列"するペプチドを開発―タンパク質がグラフェンのエレクトロニクスを制御する― (2017)
  • 著者名/発表者名: 早水裕平
  • 学会等名: 2017年真空・表面科学合同講演会
• [学会発表] Engineering Bio-Nano Interfaces on 2D Nanomaterials by Self-Assembled Peptides (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuhei Hayamizu
  • 学会等名: TMS2016
  • 国際学会 / 招待講演