脂質二分子膜とコロイド粒子の動的カップリング機構

• 研究課題/領域番号: 17H02942
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 濱田 勉 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (40432140)
• 研究分担者: 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)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円); 2019年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2018年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2017年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
• キーワード: 生物物理 / 脂質 / 物性実験

研究成果の概要

膜に結合した生体分子群のモデルとしてコロイド粒子を用いて、脂質２分子膜（ベシクル）と膜結合物質が動的にカップリングする物理機構を調べた。外場によりコロイド結合ベシクルに非対称性が生まれ重心運動を示すことや、コロイドを伴うチューブ構造生成や陥入変形などのベシクルの形態ダイナミクス、コロイドの膜透過現象、膜ゆらぎによる相分離変化などの現象を見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果は、生体分子群が結合した生体膜システムの物理学的メカニズムの理解や、複雑なソフトマターの集積システムや非平衡構造の基礎物性の理解に貢献する。また応用面でも、脂質２分子膜とコロイド粒子の関係性の理解は、薬剤の細胞内への効率的吸収（ドラッグデリバリーシステム）や、有害なナノ物質から細胞を防御する医薬研究分野への貢献が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Osmotic-Tension-Induced Membrane Lateral Organization (2020)
  • 著者名/発表者名: Nichaporn Wongsirojkul, Naofumi Shimokawa, Pakorn Opaprakasit, Masahiro Takagi, Tsutomu Hamada
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 36 号: 11 ページ: 2937-2945
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.9b03893
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hydrophobic Polyampholytes and Nonfreezing Cold Temperature Stimulate Internalization of Au Nanoparticles to Zwitterionic Liposomes (2019)
  • 著者名/発表者名: Sana Ahmed, Kazuaki Matsumura, and Tsutomu Hamada
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 35 号: 5 ページ: 1740-1748
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.8b00920
  • NAID: 120006648794
  • 査読あり
• [学会発表] Osmotic pressure-induced phase separation in mixed lipid membranes (2020)
  • 著者名/発表者名: Nichaporn Wongsirojkul, Naofumi Shimokawa, Pakorn Opaprakasit, Masahiro Takagi, Tsutomu Hamada
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] OSMOTIC TENSION-INDUCED MEMBRANE LATERAL ORGANIZATION (2019)
  • 著者名/発表者名: Nichaporn Wongsirojkul, Naofumi Shimokawa, Pakorn Opaprakasit, Masahiro Takagi, Tsutomu Hamada
  • 学会等名: JSN2019 Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Organization and Manipulation of Cell-Sized Lipid Vesicles (2018)
  • 著者名/発表者名: 濵田勉
  • 学会等名: 第6回生命理工国際シンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 交流電場によるリポソームの自発遊泳 (2018)
  • 著者名/発表者名: 永井健, 東彰大, 濵田勉
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会（2018年）