| 研究課題/領域番号 |
21K05122
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分34020:分析化学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
藤田 雅弘 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 専任研究員 (50342845)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | DNA / バイオセンサー / ナノ粒子 / 小角X線散乱 / 金ナノ粒子 / 小角X線散乱法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
DNA鎖が高密度に集積した密生相はDNA構造に鋭敏に応答して特異な界面現象を示すが、その密生相で表層を覆われたナノ粒子のコロイド分散安定性に大きな変化をもたらすため、分子レベルの僅かな構造変化をコロイド系の色調変化として捉えることができる。この界面現象はDNA構造変化に伴うエントロピー斥力変化に起因するという作業仮説に基づき、新たな材料創成と実証実験を遂行し、それをセンサーとして応用することを目指す。四重鎖DNA構造に着目し、リガンドとの複合体形成におけるエントロピー斥力変化を駆動力としたセンサーの開発へと繋げる。詳細な構造物性解析を通し界面現象の理解を深め、センサーの最適化を検討する。
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| 研究成果の概要 |
DNAで表面を高密度で覆われたナノ粒子の分散安定性はDNA構造に応答する。分子レベルの構造変化がコロイド系の色調変化をもたらす。この界面現象はDNAの柔軟性などに起因する立体斥力の効果によるものと考えられる。この仮説に基づき、本研究課題では四重鎖（G4）DNA担持ナノ粒子を作製し、リガンドとの複合化を検出する新しいナノバイオセンサーの開発を指向して、界面現象のメカニズム解明に取り組んだ。リガンドとの複合化によりG4構造がアンフォールドすることを確認し、それに起因した立体斥力の変化がG4担持ナノ粒子の分散安定性を低下させて、ナノ粒子の凝集、すなわちコロイド系の色調変化をもたらすことを実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
DNA担持ナノ粒子が示す界面現象のメカニズムについては完全には理解されてはいない。この界面現象は引力相互作用というよりはむしろDNAの柔軟性の差異、つまりエントロピー斥力によるものという仮説に基づくと、DNA構造の変化をもたらすあらゆるイベントがセンシング原理となりうる。本研究課題は、その実証実験として遂行された。リガンドとの結合に応答しして大きな構造変化が生まれることを構造科学的手法などにより明らかにし、その結果G4担持ナノ粒子の分散安定性の低下を確認した。DNA密生相の界面現象メカニズムの理解をさらに深めることができたと共に、新しいナノセンシング材料の開発に繋がるものといえる。
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