| 研究課題/領域番号 |
22K14603
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
宮澤 佳甫 金沢大学, フロンティア工学系, 助教 (40845525)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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| キーワード | 原子間力顕微鏡 / 染色体 / カーボンナノチューブ / 探針 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，ヒトの染色体の3次元立体構造を非染色かつ低侵襲でナノスケール計測することができる3次元原子間力顕微鏡（3D-AFM）を開発する．直径30nm以下，長さ500 nm以上の超高アスペクト比のカーボンナノチューブ（CNT）探針を開発し，厚みのある染色体の内部にCNT探針を直接挿入して染色体内部で探針が受ける相互作用力の3次元分布を取得することにより、従来は困難であった染色体の3次元ナノスケール立体構造計測を実現する．開発した3D-AFMにより，染色体のナノレベルの構造を捉え，がんや先天性疾患・不妊症の原因となるナノレベルの染色体異常の形成メカニズムの理解に貢献できることを実証する．
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| 研究実績の概要 |
ヒトの分裂期の染色体の3次元構造を可視化する3次元原子間力顕微鏡（3D-AFM）の開発のために、カーボンナノチューブ（CNT）を用いたAFM用探針開発を行った。最終年度では、電子顕微鏡内部で動作するマニピュレーターに取り付けた自作CNT探針作製治具の改良を行い、ピコアンペアレベルの電流制御によるCNT探針の形状制御機構を開発した。これにより、AFM探針先端へのCNTの取り付け角度や長さ、CNT先端の先鋭形状などをナノレベルで制御できるようになり、直径1 nm以下のCNT探針の作製に成功した。作製したCNT探針を用いて、①分裂期の染色体内部の構造観察と、②DNAのAFM計測の分解能向上に取り組んだ。①では、CNT探針が染色体内部に挿入され、染色体内部の密度分布を反映した3D-AFM像の取得に成功した。②では、従来のDNAの高分解能AFM計測で問題となっていたナノサイズのAFM探針によるDNAの見かけ上の形状の膨潤の問題がCNT探針で解消され、直径2 nmのDNAの形状をとらえつつ、DNA表面のらせん構造を同時にとらえることに成功した。これらの成果により、本研究で開発したCNT探針は、従来の汎用的なAFM探針と比べて生体試料の内部計測、および生体試料表面の高分解能計測の双方を実現する探針であることを示した。今後、CNT探針が高分解能AFM計測に応用されることで、従来のAFM計測では実現できなかった生体試料表面や内部の高分解能計測が達成されることが期待される。
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