メソ細孔内過冷却水を反応分析場とする低温生化学実験系の構築

• 研究課題/領域番号: 24350034
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 分析化学
• 研究機関: 茨城大学
• 研究代表者: 山口 央 茨城大学, 理学部, 准教授 (10359531)
• 研究分担者: 伊藤 徹二 産総研, 主任研究員 (70392587)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円); 2014年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2013年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2012年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
• キーワード: メソ細孔 / 過冷却 / タンパク質 / DNA

研究成果の概要

本研究の目的は，均一シリカメソ多孔体であるメソポーラスシリカ細孔内での過冷却水（概ね-20℃～-60℃）を利用することで，バルク水溶液系では不可能である低温生化学実験系の構築にある。時間分解蛍光測定から細孔内過冷却水の微視的粘度は小さく，良好な分子拡散が可能な場であることを確認した。細孔内過冷却水中では，希薄水溶液中では熱力学的に不可能である短鎖DNA二本鎖形成が可能であることを見いだした。一方，細孔内過冷却水の凝固/融解挙動がタンパク質の細孔内吸着に依存することを見いだし，細孔内タンパク質の中性子散乱測定に成功した。以上，メソポーラスシリカを利用した低温生化学実験系の有効性を実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Collimated microfiber spectroscopy for optical characterization of disordered porous anodic alumina (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Yoneda, S. Kimura, A. Yamaguchi, D. Kimura, Y. Ohkoshi, S. Yamanaka, H. Usami
  • 雑誌名: Appl. Phys. Exp. 巻: 9 号: 2 ページ: 022503-022503
  • DOI: 10.7567/apex.9.022503
  • NAID: 210000137780
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermodynamics of Complexation between Thiourea-Based Receptor and Acetate in Water/Acetonitrile Mixture (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Suzuki, Y. Shibuya, T. Sato, S. Nishizawa, I. Sato, A. Yamaguchi
  • 雑誌名: Anal. Sci. 巻: in press
  • NAID: 130005163085
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural Stability of Light-harvesting Protein LH2 Adsorbed on Mesoporous Silica Supports (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Shibuya, T. Itoh, S. Matsuura, A. Yamaguchi
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 31 号: 10 ページ: 1069-1074
  • DOI: 10.2116/analsci.31.1069
  • NAID: 130005102896
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Trinucleotide duplex formation inside a confined nanospace under supercooled conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Arafune, Akira Yamaguchi, Manato Namekawa, Yusuke Sato, Tetsuji Itoh, Ryoko Yoshida, Norio Teramae
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 5 号: 1 ページ: 5151-5151
  • DOI: 10.1038/ncomms6151
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electrochemical enzymatic biosensor with longterm stability using hybrid mesoporous membrane (2014)
  • 著者名/発表者名: Tetsuji Itoh, Takeshi Shimomura, Akari Hayashi, Akira Yamaguchi, Norio Teramae, Masatoshi Ono, Tatuo Tsunoda, Fukio Mizukami Galen D. Stucky, Taka-aki Hanaoka
  • 雑誌名: Analyst 巻: 139 号: 18 ページ: 4654-4660
  • DOI: 10.1039/c4an00975d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inclusion Complexation of γ-Cyclodextrin and Coumarin Dye inside Alumina Nanopores Over a Temperature Range of 303 - 223 K (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Yamaguchi, Tetsuya Denda
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 117 号: 34 ページ: 17567-17573
  • DOI: 10.1021/jp404504d
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] メソポーラスシリカ細孔構造制御と細孔内環境の評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口央，渋屋祐太，成澤淳，滑川真人，菅原大輝，荒船博之，寺前紀夫
  • 雑誌名: 分析化学 巻: 62 号: 7 ページ: 581-588
  • DOI: 10.2116/bunsekikagaku.62.581
  • NAID: 10031178753
  • ISSN: 0525-1931
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Encapsulation of PEG-modified Myoglobin in Hydrophobic Mesoporous Silica as Studied by Optical Waveguide Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Arafune, A. Yamaguchi, K. Hotta, N. Teramae
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 29 号: 2 ページ: 187-192
  • DOI: 10.2116/analsci.29.187
  • NAID: 10031156854
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 査読あり
• [雑誌論文] メソポーラスシリカ細孔構造制御と細孔内環境の評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口央, 渋屋祐太, 成澤淳, 滑川真人, 菅原大輝, 荒船博之, 寺前紀夫
  • 雑誌名: 分析化学 巻: (掲載確定)
  • NAID: 10031178753
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microviscosity of Supercooled Water Confined within Aminopropyl-modified Mesoporous Silica as Studied by Time-resolved Fluorescence Spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Yamaguchi, M. Namekawa, T. Itoh, N. Teramae
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 28 号: 11 ページ: 1065-1070
  • DOI: 10.2116/analsci.28.1065
  • NAID: 130004442086
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deposition of Polyelectrolyte Multilayer Film on a Nanoporous Alumina Membrane for Stable Label-Free Optical Biosensing (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Hotta, A. Yamaguchi, N. Teramae
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 116 号: 44 ページ: 23533-23539
  • DOI: 10.1021/jp308724m
  • 査読あり
• [学会発表] Optical Waveguide Spectroscopy for Study of Biological Events inside Inorganic Nanopores (2015)
  • 著者名/発表者名: Akira Yamaguchi
  • 学会等名: PACIFICHEM 2015
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 炭素被覆メソポーラスシリカを用いた直接電子移動型酵素電極の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渋屋祐太, 伊藤徹二, 干川康人,京谷隆，山口央
  • 学会等名: 第12回茨城地区分析技術交流会
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター
  • 年月日: 2015-12-04
• [学会発表] 中性子散乱によるシリカメソ細孔内ミオグロビンの構造評価の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木島惇,渋屋祐太，山口央，阿久津和宏，岩瀬裕希，福嶋喜章
  • 学会等名: 第12回茨城地区分析技術交流会
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター
  • 年月日: 2015-12-04
• [学会発表] 無機多孔質材料に吸着した周辺光捕集複合体LH2の熱安定性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上野涼太郎, 渋屋祐太,山口央
  • 学会等名: 第26回日本化学会関東支部茨城地区研究交流会
  • 発表場所: 日立市多賀市民プラザ
  • 年月日: 2015-11-27
• [学会発表] チオ尿素型アニオンレセプターと酢酸イオンの錯形成におよぼす水和の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木貴矢,山口央
  • 学会等名: 第26回日本化学会関東支部茨城地区研究交流会
  • 発表場所: 日立市多賀市民プラザ
  • 年月日: 2015-11-27
• [学会発表] 炭素被覆メソポーラスシリカを用いた新規酵素電極の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渋屋祐太, 伊藤徹二, 干川康人,京谷隆，山口央
  • 学会等名: 日本分析化学会第64年会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] チオ尿素型アニオンレセプターと酢酸イオンの錯形成の温度依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木貴矢,山口央
  • 学会等名: 日本分析化学会第64年会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] 中性子散乱を利用したシリカメソ細孔内ミオグロビンの構造評価の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木島惇,渋屋祐太，山口央，阿久津和宏，岩瀬裕希，福嶋喜章
  • 学会等名: 日本分析化学会第64年会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] 水/アセトニトリル混合系におけるチオ尿素型レセプターの水素結合型錯体形成の温度依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木貴矢，山口央
  • 学会等名: 平成２７年度関東支部分析若手交流会
  • 発表場所: 晴海グランドホテル
  • 年月日: 2015-06-26
• [学会発表] シリカナノ細孔内における3 塩基DNA 二重鎖形成の配列依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉田量子、山口央
  • 学会等名: 第11回茨城地区分析技術交流会
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター
  • 年月日: 2014-12-05
• [学会発表] シリカ細孔内における(CCG)n ヘアピン型2 次構造の安定性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 那須一啓, 渋屋祐太，山口央
  • 学会等名: 第11回茨城地区分析技術交流会
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター
  • 年月日: 2014-12-05
• [学会発表] アルミナナノ細孔内における4 塩基DNA の二重鎖の形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木村彩歩、佐藤翔平、山口央
  • 学会等名: 第11回茨城地区分析技術交流会
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター
  • 年月日: 2014-12-05
• [学会発表] アルミナナノ細孔を利用したバイオセンサー (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口 央
  • 学会等名: 第31回金属のアノード酸化皮膜の機能化部会（ARS）足柄コンファレンス
  • 発表場所: いこいの村あしがら
  • 年月日: 2014-11-20 – 2014-11-21
  • 招待講演
• [学会発表] 蛍光共鳴エネルギー移動を利用した一塩基多型検出の検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 茂木えりか, 宇田麻希, 樫村成輝, 山口央
  • 学会等名: 日本分析化学会第63年会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] 無機ナノ細孔内に吸着した膜タンパク質LH2の安定性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渋屋祐太, 山口央
  • 学会等名: 日本分析化学会第63年会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] アルミナ表面に吸着した光捕集複合体の熱安定性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上野涼太郎,渋屋祐太，山口央
  • 学会等名: 日本分析化学会第63年会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] 無機ナノ細孔内での膜タンパク質の安定性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渋屋祐太
  • 学会等名: 平成２６年度東日本分析若手交流会
  • 発表場所: 鶴岡メタボロームクラスター
  • 年月日: 2014-07-11 – 2014-07-12
• [学会発表] アルミナ表面に吸着した光捕集複合体LH2の熱安定性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上野涼太郎,渋屋祐太，山口央
  • 学会等名: 平成２６年度東日本分析若手交流会
  • 発表場所: 鶴岡メタボロームクラスター
  • 年月日: 2014-07-11 – 2014-07-12
• [学会発表] アルミナナノ細孔内における短鎖DNAの低温ハイブリダイゼーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口央, 佐藤翔平
  • 学会等名: 第74回分析化学討論会
  • 発表場所: 日本大学工学部
  • 年月日: 2014-05-24 – 2014-05-25
• [学会発表] ナノポーラス光導波路分光法によるナノポーラス膜における固定化酵素の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒船博之、堀田一海、山口央、伊藤徹二、寺前紀夫
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス、矢上キャンパス
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] 光導波路分光法によるPEG修飾ミオグロビンの吸着挙動解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口 央
  • 学会等名: 第23回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜市開港記念会館
• [学会発表] ナノポーラス構造に基づくバイオセンシング (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口 央
  • 学会等名: 2013年真空・表面科学合同講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 招待講演
• [学会発表] メソポーラスシリカに吸着した光捕集複合体LH2の立体構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渋屋祐太, 山口央
  • 学会等名: 日本分析化学会第62年会
  • 発表場所: 近畿大学東大阪キャンパス
• [学会発表] アルミナナノ細孔内における脱塩基部位含有DNA二重鎖と小分子リガンドの低温錯形成挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宇田麻希, 樫村成輝, 山口央
  • 学会等名: 日本分析化学会第62年会
  • 発表場所: 近畿大学東大阪キャンパス
• [学会発表] Low-temperature complexation of a ligand with abasic site-containing DNA inside alumina nanopores (2013)
  • 著者名/発表者名: Maki Uda, Shigeki Kashimura, Akira Yamaguchi
  • 学会等名: RSC Tokyo International Conference 2013
  • 発表場所: 幕張メッセ
• [学会発表] Fabrication of mesoporous silica tubes inside columnar alumina pores (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryotaro Ueno, Kazuyoshi Nasu, Akira Yamaguchi
  • 学会等名: RSC Tokyo International Conference 2013
  • 発表場所: 幕張メッセ
• [学会発表] Structure of Light-Harvesting Protein LH2 Adsorbed on Mesoporous Silica (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuuta Shibuya, Akira Yamaguchi
  • 学会等名: The Twelfth Asian Conference on Analytical Sciences (ASIANALYSIS XII)
  • 発表場所: Maidashi campus of Kyushu University
• [学会発表] アルミナナノ細孔内におけるクマリンーシクロデキストリン包接錯体平衡 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口央, 傳田哲矢
  • 学会等名: 第73回分析化学討論会
  • 発表場所: 北海道大学函館キャンパス
• [学会発表] 温度によるメソポーラスシリカ細孔径の制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 成澤淳, 渋屋裕太, 山口央
  • 学会等名: 第23回日本化学会関東支部茨城地区研究交流会
  • 発表場所: 日立シビックセンター
  • 年月日: 2012-11-30
• [学会発表] Analysis of hybridization behavior of short oligonucleotides in supercooled water confined to silica mesopores (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki ARAFUNE, Manato NAMEKAWA, Akira YAMAGUCHI, and Norio TERAMAE
  • 学会等名: 平成24年度日本分光学会国際シンポジウム・年次講演会
  • 発表場所: 東京工業大学百年記念館
  • 年月日: 2012-11-27
• [学会発表] シリカメソ細孔内に閉じ込められたタンパク質構造の細孔径と温度依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渋屋祐太, 山口央
  • 学会等名: 第10回茨城地区分析技術交流会
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター
  • 年月日: 2012-11-22
• [学会発表] ナノ空間での短鎖DNA会合挙動の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 樫村成輝, 山口央
  • 学会等名: 第10回茨城地区分析技術交流会
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター
  • 年月日: 2012-11-22
• [学会発表] 多孔質ナノ材料の分析化学などへの応用について (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口央
  • 学会等名: 富山県衛生研究所合同セミナー
  • 発表場所: 富山県衛生研究所(招待講演)
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] アルミナ細孔内部におけるクマリン色素とシクロデキストリンの包摂錯体平衡の温度依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 傳田哲矢, 山口央
  • 学会等名: 日本分析化学会第61年会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] シリカメソ細孔内に閉じ込められた光捕集タンパク質LH2の構造評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渋屋祐太, 山口央
  • 学会等名: 日本分析化学会第61年会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] 陽極酸化法により形成した多孔質チタニア/チタン積層膜の電極特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本良明, 山口央
  • 学会等名: 日本分析化学会第61年会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] Hybridization of short oligonucleotides 1n supercooled water confined to silica mesopores (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki ARAFUNE, ManatoNAMEKAWA, Akira YAMAGUCHI, and Norio TERAMAE
  • 学会等名: JASIS (Japan Analytical Scientific Instruments Show)
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2012-09-06
• [学会発表] 陽極酸化法による多孔質チタニア/チタン積層膜の作製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本良明, 山口央
  • 学会等名: 平成24年度日本分析化学会東日本分析若手交流会
  • 発表場所: いこいの村涸沼
  • 年月日: 2012-06-30
• [学会発表] シリカメソ細孔内部におけるポルフィリン誘導体の酸解離反応
  • 著者名/発表者名: 成澤淳, 渋屋祐太, 山口央
  • 学会等名: 第10回茨城地区分析技術交流会
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター
• [学会発表] 円筒状アルミナナノ細孔でのイオン伝導度変化を利用したバイオセンシング法の検討
  • 著者名/発表者名: 山本良明, 山口央
  • 学会等名: 第10回茨城地区分析技術交流会
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター
• [学会発表] アルミナナノ細孔内における短鎖DNA二重鎖形成
  • 著者名/発表者名: 佐藤翔平, 山口央
  • 学会等名: 第10回茨城地区分析技術交流会
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター
• [学会発表] Fabrication of Hybrid Mesoporous Membrane for Bioanalysis
  • 著者名/発表者名: Akira Yamaguchi
  • 学会等名: 9th International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments (SNCOO13)
  • 発表場所: Ritsumeikan University
  • 招待講演
• [備考] 茨城大学理学部山口研究室HP
  • URL: http://anal.sci.ibaraki.ac.jp/yama/yamalab.html
• [備考] 茨城大学理学部山口研究室
  • URL: http://anal.sci.ibaraki.ac.jp/yama/yamalab.html
• [備考] 茨城大学理学部山口研究室HP
  • URL: http://anal.sci.ibaraki.ac.jp/yama/yamalab.html
• [備考]
  • URL: http://anal.sci.ibaraki.ac.jp/yama/yamalab.html