人工生体膜を利用した固体表面上の動的な分子操作

• 研究課題/領域番号: 20310076
• 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: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所
• 研究代表者: 古川 一暁 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 主任研究員 (40393748)
• 研究分担者: 樫村 吉晃 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 研究主任 (90393751)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円); 2010年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2009年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2008年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
• キーワード: マイクロ化学システム / 脂質二分子膜 / 分子操作 / 人工細胞膜 / 支持膜 / 動的分子操作 / バイオインターフェース / 単一分子 / 分子ゲート / 人工生体膜

研究概要

本研究課題では、固体表面上に支持した人工生体膜内を自由に運動できる「2次元に束縛された分子系」を用い、膜内の分子を局所外部電場によって動的に操作する手法の確立を目的とした。重要な成果は2 点ある。(1)埋めこみ電極を備えた固体基板を用い、電圧印加によって膜内に埋めこんだ色素結合脂質分子の局所的な濃度勾配を形成することに成功した。これは局所電場が、側方拡散として知られる膜内の分子のブラウン運動に打ち勝ったことを意味する。(2)ナノギャップ電極を備えた固体基板を用い、電圧印加のオンオフによって自発展開の停止・開始の制御に成功した。これはナノギャップ電極における分子捕捉が自発展開の駆動エネルギーに打ち勝ったことを意味する。ナノギャップを「分子ゲート」として機能させ、動的な分子操作を実現させた。

研究成果

• [雑誌論文] Electrostatic Control of Lipid Bilayer Self-Spreading Using a Nanogap Gate on a Solid Support (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Kashimura, Kazuaki Furukawa, Keiichi Torimitsu.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 133 ページ: 6118-6121
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrostatic Control of Lipid Bilayer Self-Spreading Using a Nanogap Gate on a Solid Support (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Kashimura, K.Furukawa, K.Torimitsu
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 巻: 133 ページ: 6118-6121
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pattern Formation and Molecular Transport of Histidine-tagged GFPs Using Supported Lipid Bilayers (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nakashima, Kazuaki Furukawa, Yoshiaki Kashimura, Koji Sumitomo, Youichi Shinozaki, Keiichi Torimitsu.
  • 雑誌名: Langmuir 26 ページ: 12716-12721
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-spreading Lipid Bilayer as Nanofluidic Medium for Micro- and Nanostructured Biosurface Fabrication (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Furukawa, Yoshiaki Kashimura.
  • 雑誌名: Mater.Res.Soc.Symp.Proc. 1236E SS ページ: 3-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-Spreading Supported Lipid Bilayer Passing through Single Nanogap Structure : Effect of Position of Dyes in Lipid Molecules (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Kashimura, Kazuaki Furukawa, Keiichi Torimitsu.
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 49
  • NAID: 210000068373
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pattern Formation and Molecular Transport of Histidine-tagged GFPs Using Supported Lipid Bilayers (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Nakashima, K.Furukawa, Y.Kashimura, K.Sumitomo, Y.Shinozaki, K.Torimitsu
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 26 ページ: 12716-12721
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-spreading Lipid Bilayer as Nanofluidic Medium for Micro- and Nanostructured Biosurface Fabrication (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Furukawa, Y.Kashimura
  • 雑誌名: Biosurfaces and Biointerfaces(Mater. Res.Soc.Symp.Proc.Volume 1236E, Warrendale, PA, 2010), 1236-SS03-03. 1236E
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-Spreading Supported Lipid Bilayer Passing through Single Nanogap Structure : Effect of Position of Dyes in Lipid Molecules (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Kashimura, K.Furukawa, K.Torimitsu
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 49
  • NAID: 210000068373
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualization of Single Membrane Protein Structure in Stretched Lipid Bilayer Suspended over Nanowells (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Shinozaki, K.Sumitomo, K.Furukawa, H.Miyashita, Y.Tamba, N.Kasai, H.Nakashima, K.Torimitsu
  • 雑誌名: Appl.Phys.Exp. 3
  • NAID: 10027013785
  • 査読あり
• [雑誌論文] 支持膜～固体表面に支持した脂質二重膜～ (2009)
  • 著者名/発表者名: 古川一暁、並河英紀、村越敬、森垣憲一、手老龍吾
  • 雑誌名: 表面科学 30 ページ: 207-218
  • NAID: 10024945521
• [雑誌論文] Artificial Cell Membrane on Patterned Surface-Growth Control and Microchannel Device Application (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Furukawa
  • 雑誌名: NTT Technical Review 7.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-spreading Behavior of Supported Lipid Bilayer through Single Sub-100-nm Gap (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Kashimura, Joana Durao, Kazuaki Furukawa, Keiichi Torimitsu.
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys 47 ページ: 3248-3252
  • NAID: 10022550160
  • 査読あり
• [雑誌論文] -Assembly of Gold Nanorods Induced by Intermolecular Interactions of Surface-Anchored Lipids (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nakashima, Kazuaki Furukawa, Yoshiaki Kashimura, Keiichi Torimitsu.
  • 雑誌名: Langmuir 24 ページ: 5654-5658
  • 査読あり
• [雑誌論文] 人工生体膜を分子の輸送に用いるマイクロ流路デバイス (2008)
  • 著者名/発表者名: 古川一暁
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 63 ページ: 612-620
  • NAID: 110006863525
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-Assembly of Gold Nanorods Induced by Intermolecular Interactions of Surface-Anchored Lipids (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nakashima, Kazuaki Furukawa, Yoshiaki Kashimura, Keiichi Torimitsu
  • 雑誌名: Langmuir 24 ページ: 5654-5658
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-spreading Behavior of Supported Lipid Bilayer through Single Sub-100-nm Gap (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Kashimura, Joana Durao, Kazuaki Furukawa, Keiichi Torimitsu
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 47 ページ: 3248-3252
  • NAID: 10022550160
  • 査読あり
• [雑誌論文] 人工生体膜を分子の輸送に用いるマイクロ流路デバイス (2008)
  • 著者名/発表者名: 古川一暁
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 6 ページ: 612-620
  • NAID: 110006863525
• [雑誌論文] 固液界面における人工生体膜の自発展開とその制御 (2008)
  • 著者名/発表者名: 古川一暁
  • 雑誌名: ニュースレター(日本化学会 コロイドおよび界面化学部会誌) 33 ページ: 7-12
• [雑誌論文] Highly Integrative Supported Lipid Bilayer Composition Microarrays Fabricated by Pattern-guided Self-spreading
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Furukawa, Takashi Aiba.
  • 雑誌名: Langmuir accepted
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly Integrative Supported Lipid Bilayer Composition Microarrays Fabricated by Pattern-guided Self-spreading
  • 著者名/発表者名: K.Furukawa, T.Aiba
  • 雑誌名: Langmuir 巻: (未定、採択済み)
  • 査読あり
• [学会発表] 脂質の自発展開法を用いた人工生体膜マイクロアレイの作製と評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 古川一暁, 相場崇
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 局所電場を用いた支持膜内の分子拡散制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 古川一暁, 樫村吉晃
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2011-03-24
• [学会発表] 外部電場による脂質二分子膜の自発展開制御(2) (2011)
  • 著者名/発表者名: 樫村吉晃, 古川一暁, 鳥光慶一
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2011-03-24
• [学会発表] Controlling self-spreading of lipid bilayer using surface pattern and its biosensine application (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Furukawa, T.Aiba
  • 学会等名: 6th international Conference on Molecular and Bio Electronics
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] Electrostatic control of lipid bilayer self-spreading using nonogap gate (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Kashimura, K.Furukawa, K.Torimitsu
  • 学会等名: 5th International Meeting on Molecular Electronics
  • 発表場所: Grenoble, France
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] Control of Supported Lipid Bilayer Self-Spreading through Nanogap by Local Electric Field (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Kashimura, K.Furukawa, K.Torimitsu
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials(SSDM)2010
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] パターン表面における脂質二分子膜の自発展開の現象論 (2010)
  • 著者名/発表者名: 古川一暁, 樫村吉晃
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] 外部電場による脂質二分子膜の自発展開制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 樫村吉晃, 古川一暁, 鳥光慶一
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] Supported Lipid Bilayer Microarray Fabricated by Self-spreading Technique (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Furukawa
  • 学会等名: Gordon Research Conference, Biointerface Science
  • 発表場所: Les Diablerets, Switzerland
  • 年月日: 2010-09-07
• [学会発表] 単一ナノギャップ中を自発展開する脂質二分子膜の運動性:脂質分子中の色素結合位置依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 樫村吉晃, 古川一暁, 鳥光慶一
  • 学会等名: 第57回 応用物理学関連連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] Direct Observation of Self-Spreading Lipid Bilayer by AFM (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Nakashima, K.Furukawa, K.Torimitsu
  • 学会等名: International Colloquium on Scanning Probe Microscopy(ICSPM17)
  • 発表場所: 伊豆熱川
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] Self-spreading Lipid Bilayer as Nanofluidic Medium for Micro- and Nanostructured Biosurface Fabrication (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Furukawa, Y.Kashimura
  • 学会等名: MRS 2009 Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2009-12-01
• [学会発表] Supported Lipid Bilayer Formation at Interface (2009)
  • 著者名/発表者名: (招待講演)Kazuaki Furukawa
  • 学会等名: International Symposium on Nanomedicine
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター
  • 年月日: 2009-11-05
• [学会発表] Effect of Nanogap Structure on Dynamics of Supported Lipid Bilayer (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Kashimura, K.Furukawa, K.Torimitsu
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials(SSDM)2009
  • 発表場所: 仙台国際ホテル
  • 年月日: 2009-10-09
• [学会発表] Niキレート脂質を含む混合脂質膜のドメイン構造形成とGFPの位置選択的固定化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中島寛、住友弘二、古川一暁、篠崎陽一、鳥光慶一
  • 学会等名: 第62回 コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 岡山東京理科大
  • 年月日: 2009-09-19
• [学会発表] アレイ化金ナノロッド薄膜上での分子レベルの生体分子間反応計測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中島寛, 古川一暁, 篠崎陽一, 住友弘二, 鳥光慶一
  • 学会等名: 日本化学会第89春季年会
  • 発表場所: 日本大学(船橋)
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] 人工生体膜を分子の輸送に用いるマイクロ流路デバイス (2008)
  • 著者名/発表者名: 古川一暁
  • 学会等名: 第2回ケミカルプローブWG講演会
  • 発表場所: 産総研(つくば)
  • 年月日: 2008-11-19
• [学会発表] 表面修飾した脂質分子に誘起された金ナノロッドの自己組織化ナノ構造 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中島寛, 古川一暁, 住友弘二, 鳥光慶一
  • 学会等名: 第61回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2008-09-09
• [学会発表] 自発展開膜内の色素結合脂質分子の運動性にナノギャップが与える影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 樫村吉晃, Joana Durao, 古川一暁, 鳥光慶一
  • 学会等名: 第69回 応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2008-09-02
• [学会発表] 2次元に束縛された色素間の蛍光共鳴エネルギー移動効率のドナー-アクセプタ距離依存性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 古川一暁, 樫村吉晃, 中島寛, 鳥光慶一
  • 学会等名: 第69回 応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2008-09-02
• [学会発表] 界面における脂質分子のダイナミックな自己組織化 〜分子輸送・分子配列への応用〜 (2008)
  • 著者名/発表者名: 古川一暁
  • 学会等名: 第1回 ISITナノテク先端セミナー
  • 発表場所: 福岡市産学連携交流センター
  • 年月日: 2008-07-18
• [学会発表] Controlling self-spreading of lipid bilayer using surface pattern and its biosensing application
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Furukawa, Takashi Aiba.
  • 学会等名: 6th International Conference on Molecular and Bio Electronics.
• [学会発表] Electrostatic control of lipid bilayer self-spreading using nanogap gate
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Kashimura, Kazuaki Furukawa, Keiichi Torimitsu.
  • 学会等名: 5th International Meeting on Molecular Electronics.
• [学会発表] Control of Supported Lipid Bilayer Self-Spreading through Nanogap by Local Electric Field
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Kashimura, Kazuaki Furukawa, Keiichi Torimitsu.
  • 学会等名: SSDM 2010
• [学会発表] Supported Lipid Bilayer Microarray Fabricated by Self-spreading Technique
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Furukawa.
  • 学会等名: Gordon Research Conference, Biointerface Science.
• [学会発表] Self-spreading Lipid Bilayer as Nanofluidic Medium for Micro- and Nanostructured Biosurface Fabrication
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Furukawa, Yoshiaki Kashimura.
  • 学会等名: MRS 2009 Fall Meeting
• [学会発表] Supported Lipid Bilayer Formation at Interface
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Furukawa.
  • 学会等名: 3rd International Symposium on Nanomedicine(invited).
• [学会発表] Direct Observation of Self-Spreading Lipid Bilayer by AFM
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nakashima, Kazuaki Furukawa, Keiichi Torimitsu.
  • 学会等名: The 17th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy.
• [学会発表] Effect of Nanogap Structure on Dynamics of Supported Lipid Bilayer
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Kashimura, Kazuaki Furukawa, Keiichi Torimitsu.
  • 学会等名: SSDM 2009.
• [図書] NTT技術ジャーナル (2009)
  • 著者名/発表者名: 古川一暁
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 金属ナノ・マイクロ粒子の形状・構造制御技術 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中島寛、古川一暁
  • 総ページ数: 14
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] Pan Stanford Publishing(Singapore).
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Furukawa Supported Lipid Bilayer Formation Using Self-spreading Phenomenon In
  • 出版者: Handbook of Biofunctional Surfaces
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www.brl.ntt.co.jp/J/index.html
• [備考]
  • URL: http://www.brl.ntt.co.jp/J/index.html
• [備考]
  • URL: http://www.brl.ntt.co.jp/
• [備考]
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