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一分子計測による大自由度分子系の反応経路の多様性と遷移状態アンサンブルの直接観測

研究課題

研究課題/領域番号 17KT0009
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金
応募区分特設分野
研究分野 遷移状態制御
研究機関大阪市立大学

研究代表者

迫田 憲治  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (80346767)

研究期間 (年度) 2017-07-18 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2018年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2017年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
キーワード微小液滴 / タンパク質 / イオントラップ / 顕微分光 / 油中水滴 / 励起光共鳴 / Mie理論 / 一分子測定 / 大自由度分子系 / 一分子計測
研究成果の概要

微小液滴に溶存したタンパク質(大自由度分子系)からの蛍光を高感度に計測することを目的として以下の研究を行った.(1)先行研究で用いられてきた液滴捕捉用電極を用いた場合,光捕集の立体角を大きくすることができず,蛍光の高感度計測を難しくしていた.我々が今回開発したエンドキャップトラップを用いることで,微小液滴から放出される蛍光を,従来に比べて約80倍高感度に計測した.(2)液滴に照射した励起光が液滴内部に閉じ込められることに起因する蛍光増強効果を観測した.これにより,イオントラップの改良による蛍光検出感度の向上とあわせると,従来法と比べ約3桁の感度向上を達成した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

蛍光検出は,測定対象を「その場」で「非破壊的に」観測できる有力な手段である.本研究では,光共振器として振る舞う単一微小液滴を上手く利用することにより,蛍光検出感度の更なる向上を達成した.この方法をタンパク質のような大自由度分子系に適用することによって,これまで感度不足のために計測することができなかった分子系の振る舞いを明らかにすることが可能となり,大自由度分子系が示す複雑なダイナミクスを分子レベルで理解するための基礎データを取得することが可能となる.

報告書

(6件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 7件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Cooperative dissociation of J-aggregates into monomers in the 2- isobutoxyethanol/water binary solvent with the lower critical solution temperature2020

    • 著者名/発表者名
      Mio Harada, Shunsuke Yamamoto, Tomoyuki Yatsuhashi, Kenji Sakota
    • 雑誌名

      Chemical Physics

      巻: 536 ページ: 110817-110817

    • DOI

      10.1016/j.chemphys.2020.110817

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An electron-capture efficiency in femtosecond filamentation2020

    • 著者名/発表者名
      Nakashima Nobuaki、Yatsuhashi Tomoyuki、Sakota Kenji、Iwakura Izumi、Hashimoto Sena、Yokoyama Keiichi、Matsuda Shohei
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 752 ページ: 137570

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2020.137570

    • URL

      https://ocu-omu.repo.nii.ac.jp/records/2019723

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Bare Iron Nanoparticles from Ferrocene Hexane Solution by Femtosecond Laser Pulses2018

    • 著者名/発表者名
      T. Okamoto, T. Nakamura, R. Kihara, T. Asahi, K. Sakota, T. Yatsuhashi
    • 雑誌名

      ChemPhysChem

      巻: 19 号: 19 ページ: 2480-2485

    • DOI

      10.1002/cphc.201800436

    • NAID

      120006734420

    • URL

      https://ocu-omu.repo.nii.ac.jp/records/2019763

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Real-time observation of the photoionization-induced water rearrangement dynamics in the 5-hydroxyindole-water cluster by time-resolved IR spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiko Miyazaki, Ayumi Naito, Takamasa Ikeda, Johanna Klyne, Kenji Sakota, Hiroshi Sekiya, Otto Dopfer, Masaaki Fujii
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 20 号: 5 ページ: 3079-3091

    • DOI

      10.1039/c7cp06127g

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Elevation of the Energy Threshold for Isomerization of 5-Hydroxyindole-(tert-butyl alcohol)1 Cluster Cations2017

    • 著者名/発表者名
      Takamasa Ikeda, Kenji Sakota, Hiroshi Sekiya
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. A

      巻: 121 号: 31 ページ: 5809-5816

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.7b05434

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 単一微小液滴に溶存した色素分子の分子配向と空間分布の濃度依存性2021

    • 著者名/発表者名
      亀井航汰,佐野元哉,八ッ橋知幸,迫田憲治
    • 学会等名
      第15回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光イメージングを用いた微小空間におけるタンパク質の安定性と空間分布の評価2021

    • 著者名/発表者名
      臼山拓実,八ッ橋知幸,迫田憲治
    • 学会等名
      第15回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 微小液滴内における分子配向の観測および断熱チャンバーを用いた微小液滴の蒸発速度の制御2021

    • 著者名/発表者名
      宮下凌,野口昌起,亀井航汰,八ッ橋知幸,迫田憲治
    • 学会等名
      第15回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 溶液中における超分子J会合体の蛍光イメージングと配列度の評価2021

    • 著者名/発表者名
      原田美緒,山本駿介,八ッ橋知幸,迫田憲治
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 光閉じ込め効果を用いた単一微小液滴における分子配向効果の観測2021

    • 著者名/発表者名
      亀井航汰,佐野元哉,八ッ橋知幸,迫田憲治
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 超分子J会合体の溶液内蛍光イメージング2020

    • 著者名/発表者名
      原田美緒,山本駿介,八ッ橋知幸,迫田憲治
    • 学会等名
      分子科学会オンライン討論会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] リポソームに内包されたタンパク質の構造安定性および空間分布に関する蛍光イメージング評価2020

    • 著者名/発表者名
      臼山拓実,原田美緒,三宅宏典,中島洋,八ッ橋知幸,迫田憲治
    • 学会等名
      分子科学会オンライン討論会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 単一微小液滴で生じる分子配向に起因する蛍光増強の観測2020

    • 著者名/発表者名
      亀井航汰,佐野元哉,八ッ橋知幸,迫田憲治
    • 学会等名
      分子科学会オンライン討論会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Fluorescence enhancement caused by the excitation light confinement in a single microdroplet2019

    • 著者名/発表者名
      Kenji Sakota
    • 学会等名
      Manchester International Symposium: Highly-excited States and Non-covalent Interactions
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The cavity mode dependent confinement of excitation light in a single levitated microdroplet2019

    • 著者名/発表者名
      Kenji Sakota
    • 学会等名
      The 23th East Asian Workshop on Chemical Dynamics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A single droplet microscopy for highly sensitive fluorescence detection2019

    • 著者名/発表者名
      Kenji Sakota
    • 学会等名
      WRHI International Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Microscopy of a single levitated microdroplet for biomolecular applications2019

    • 著者名/発表者名
      Kenji Sakota
    • 学会等名
      13th International Symposium on Nanomedicine (ISNM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 単一微小液滴で生じる励起光の閉じ込めに起因した蛍光増強とその液滴径依存性2019

    • 著者名/発表者名
      佐野元哉,八ッ橋知幸,迫田憲治
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 平行平板型イオントラップとエンドキャップトラップの性能比較2019

    • 著者名/発表者名
      野口昌起,佐野元哉,八ッ橋知幸,迫田憲治
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Performance comparison with a parallel plate iontrap and an endcap iontrap2019

    • 著者名/発表者名
      Masaki Noguchi, Motoya Sano, Tomoyuki Yatsuhashi, Kenji Sakota
    • 学会等名
      International Workshop on Quantum Sensing & Biophotonics 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 空間捕捉した単一微小液滴が示す励起光共鳴に起因した蛍光増強効果の液滴サイズ依存性2019

    • 著者名/発表者名
      佐野元哉,八ッ橋知幸,迫田憲治
    • 学会等名
      第99回日本化学会春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of a small endcap trap for laser microscopy in a single levitated microdroplet2018

    • 著者名/発表者名
      Motoya Sano, Tomoyuki Yatsuhashi, Kenji Sakota
    • 学会等名
      34th Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 小型エンドキャプトラップの製作と微小液滴が示す励起光共鳴に起因した蛍光増強効果の観測2018

    • 著者名/発表者名
      佐野元哉,八ッ橋知幸,迫田憲治
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Laser chemistry for Eu recovery2018

    • 著者名/発表者名
      Nobuaki Nakashima, Tomoyuki Yatsuhashi, Kenji Sakota, Izumi Iwakura, Keiichi Yokoyama
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Laser spectroscopy of a single levitated microdroplet ~Lasing and resonance energy transfer~2017

    • 著者名/発表者名
      Kenji Sakota
    • 学会等名
      International Symposium on "Diversity of Chemical Reaction Dynamics"
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 単一微小液滴の顕微分光とバルク溶液中におけるキラルJ会合体の研究2017

    • 著者名/発表者名
      迫田憲治
    • 学会等名
      第40回溶液化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 空間捕捉した単一微小液滴のレーザー顕微分光2017

    • 著者名/発表者名
      安冨翔太,佐野元哉,山本駿介,大谷拓也,関谷博,八ツ橋知幸,迫田憲治
    • 学会等名
      第11回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 両親媒性シアニン色素のキラルJ会合体形成における混合溶媒の組成比依存性2017

    • 著者名/発表者名
      大谷拓也,三宅弘之,八ツ橋知幸,迫田憲治
    • 学会等名
      第40回溶液化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2023-01-30  

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