| 研究課題/領域番号 |
19H02565
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28040:ナノバイオサイエンス関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
林 智広 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (30401574)
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| 研究分担者 |
石田 忠 東京工業大学, 工学院, 准教授 (80517607)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2020年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2019年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
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| キーワード | 分子ダイナミクス / ナノバイオサイエンス / 生体分子 / 1分子計測 / 表面科学 / ナノバイオテクノロジー / プローブ顕微鏡 / バイオマテリアル / 高速計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的はタンパク質、DNAなどの生体分子の分子認識系において、微視的な1分子・ナノ秒の分子結合のダイナミクスと、巨視的な分子集団(>109分子)において秒~時間で観察される分子結合カイネティクスを双方向に議論可能な新しい反応速度論の構築である。ナノ秒スケールの1分子結合ダイナミクス(微視レベル)、秒から時間スケールの結合・反応カイネティクス(巨視レベル)の相関を様々な分子環境(温度、塩濃度、pH、分子夾雑状態など)において解析する。これを基に微視的な結合ダイナミクスの情報を用いて巨視的な反応次数、速度定数の定式化を行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究はで、生体分子の微視的および巨視的な分子結合ダイミクスとカイネティクスについての新しい理論的フレームワークの確立を目指した。具体的には1分子レベルでの微視的な結合ダイミクスと、分子集団レベルでの巨視的な結合カイネティクスの間の相互作用を説明できる反応速度論を提唱した。
ここでは、微視的な1分子の結合相互作用力を高時間分解能で測定し、一方で巨視的な分子吸着カイネティクスを解析し、ナノ秒から時間スケールまでの分子結合ダイミクスと反応カイネティクスを網羅的に調査しました。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
この研究は、生物学的センシング、医学、薬学、環境科学などで大きな貢献を果たす。
まず、バイオセンシングの分野において、巨視的な反応から微視的な結合ダイナミクスを解明する能ことで、バイオセンサーの設計を大幅に改善し、その精度と信頼性を向上させます。次に、医学や薬学の分野では、体内環境での分子レベルの相互作用をシミュレートする制度が向上する。また、環境科学や産業用途においては、微視的および巨視的な相互作用の理解が改善されることで、水質検査、食品安全検査、化学物質の検出などの用途におけるバイオセンサーの効率を向上させることができる。
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