フェムト秒レーザーによる有機電気・光学結晶の飛躍的高品質化

• 研究課題/領域番号: 24656006
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 吉川 洋史 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (50551173)
• 連携研究者: 森 勇介 大阪大学, 工学研究科, 教授 (90252618)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 結晶工学 / 結晶成長 / 応用光学・量子光学 / 表面・界面物性

研究概要

本研究では、有機材料の高品質結晶作製法の創製を目指し、フェムト秒レーザーを用いた結晶化（核発生および結晶成長）制御法の開発を行った。核発生においては、ゲル-溶液界面近傍でレーザー誘起キャビテーションバブルを発生させることで、低過飽和条件で核発生を誘起できる可能性を見出した。また、フェムト秒レーザーアブレーションによる種結晶作製法を開発し、多結晶や損傷のある結晶から、正常な単結晶を得ることが可能であることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Laser ablation for protein crystal nucleation and seeding (2014)
  • 著者名/発表者名: H.Y.Yoshikawa, R.Murai, H.Adachi, S.Sugiyama, M.Maruyama, Y.Takahashi, K.Takano, H.Matsumura, T.Inoue, S.Murakami, H.Masuhara, and Y.Mori
  • 雑誌名: Chemical Society Reviews 巻: Vol.43, No.7 号: 7 ページ: 2147-2158
  • DOI: 10.1039/c3cs60226e
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new practical technique for high quality protein crystallization with the solution stirring technique at the interface between high-concentrated hydrogel and solution (2014)
  • 著者名/発表者名: Y.Aoki, M.Maruyama, Y.Takahashi, M.Yoshimura, H.Y.Yoshikawa, S.Sugiyama, H.Adachi, K.Takano, S.Murakami, H.Matsumura, T.Inoue, and Y.Mori
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: (印刷中) 号: 6 ページ: 065502-065502
  • DOI: 10.7567/jjap.53.065502
  • NAID: 210000144031
  • 査読あり
• [雑誌論文] A New Practical Technique for High Quality Protein Crystallization with the Solution Stirring Technique at the Interface between High-Concentrated Hydrogel and Solution (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Aoki, M. Maruyama, Y. Takahashi, M. Yoshimura, H. Y. Yoshikawa, S. Sugiyama, H. Adachi, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue and Y. Mori
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 未定
  • NAID: 210000144031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Gel−Solution Interface on Femtosecond Laser-Induced Nucleation of Protein (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Nakayama, H.Y.Yoshikawa, R.Murai, M.Kurata, M.Maruyama, S.Sugiyama, Y.Aoki, Y.Takahashi, M.Yoshimura, S.Nakabayashi, H.Adachi, H.Matsumura, T.Inoue, K.Takano, S.Murakami, and Y.Mori
  • 雑誌名: CRYSTAL GROWTH & DESIGN 巻: Vol.13, Issue 4 号: 4 ページ: 1491-1496
  • DOI: 10.1021/cg301618h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatially precise, soft microseeding of single protein crystalsby femtosecond laser ablation (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Yoshikawa
  • 雑誌名: Cryst. Growth Des., 巻: 12(9) 号: 9 ページ: 4334-4339
  • DOI: 10.1021/cg300018t
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of a forced solution flow on the step advancement on {110} faces of tetragonal lysozyme crystals : direct visualization of individual steps under a forced solution flow (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Maruyama, H.Kawahara, G.Sazaki, S.Maki, Y.Takahashi, H.Y.Yoshikawa, S.Sugiyama, H.Adachi, K.Takano, H.Matsumura, T.Inoue, S.Murakami, and Y.Mori
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: Vol.12, Issue 6 号: 6 ページ: 2856-2863
  • DOI: 10.1021/cg300025b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative Evaluation of Adhesion of Osteosarcoma Cells to Hydrophobic Polymer Substrate with Tunable Elasticity (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Y. Yoshikawa, Jing Cui, Karl Kratz, Takahisa Matsuzaki, Seiichiro Nakabayashi, Astrid Marx, Urlike Engel, Andreas Lendlein, and Motomu Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 巻: 116 号: 28 ページ: 8024-8030
  • DOI: 10.1021/jp212385p
  • 査読あり
• [学会発表] フェムト秒レーザーを用いたタンパク質結晶の成長制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 冨永勇佑、林佑紀、中山智詞、丸山美帆子、高橋義典、吉川洋史、吉村政志、杉山成、安達宏昭、高野和文、村上聡、松村浩由、井上豪、森勇介
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス, 神奈川
  • 年月日: 2014-03-20
• [学会発表] フェムト秒レーザーを用いたタンパク質の結晶核発生技術~キャビテーションバブル挙動制御による技術の高度化~ (2014)
  • 著者名/発表者名: 中山智詞、吉川洋史、倉田将輝、丸山美帆子、村井良多、高橋義典、吉村政志、杉山成、松村浩由、安達宏昭、高野和文、村上聡、井上豪、森勇介
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第34回年次大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場, 福岡
  • 年月日: 2014-01-20
• [学会発表] Laser-induced Crystallization of Metastable Form of Pharmaceutical Compound Indomethacin (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Ikeda, T. Yamada, Y. Mori, Y. Takahashi, M. Maruyama, H.Y. Yoshikawa, S. Okada, H. Adachi, S. Sugiyama, K. Takano, S. Murakami, Y. Matsumura, T. Inoue, M. Yoshimura, and Y. Mori
  • 学会等名: International Symposium on Nanophotonics and Nanomaterials 2014 (ISONP2014)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2014-01-15
• [学会発表] Laser-induced Crystallization of Metastable Form of Pharmaceutical Compound Indomethacin (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenji Ikeda, Toshihiko Yamada, Yoichiro Mori, Yoshinori Takahashi, Mihoko Maruyama, Hiroshi Yoshikawa, Shino Okada, Hiroaki Adachi, Shigeru Sukiyama, Kazufumi Takano, Satoshi Murakami, Yoshiyuki Matsumura, Tsuyoshi Inoue, Masashi Yoshimura, Yusuke Mor
  • 学会等名: International Symposium on Nanophotonics and Nanomaterials 2014 (ISONP2014)
  • 発表場所: 北京，中国
• [学会発表] フェムト秒レーザーを用いたタンパク質の結晶核発生技術 ～キャビテーションバブル挙動制御による技術の高度化～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 中山智詞，吉川洋史，倉田将輝，丸山美帆子，村井良多，高橋義典，吉村政志，杉山成，松村浩由，安達宏昭，高野和文，村上聡，井上豪，森勇介
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第34回年次大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場、福岡県
• [学会発表] フェムト秒レーザーを用いたタンパク質結晶の成長制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 冨永勇佑，林佑紀，中山智詞，丸山美帆子，高橋義典，吉川洋史，吉村政志，杉山成，安達宏昭，高野和文，村上聡，松村浩由，井上豪，森勇介
  • 学会等名: 第６１回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス、神奈川県
• [学会発表] レーザー誘起結晶化技術を用いた医薬化合物の準安定相晶出 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田憲治,山田利彦,森陽一朗,高橋義典,丸山美帆子,吉川洋史,岡田詩乃,安達宏昭,杉山成,高野和文,村上聡,松村浩由,井上豪,吉村政志、森勇介
  • 学会等名: 第43回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 長野市生涯学習センター, 長野
  • 年月日: 2013-11-08
• [学会発表] 放射圧により形成・時間発展する高濃度領域に伴う蛍光リゾチームの結晶成長挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西村晋平、杜静如、吉川洋史、中林誠一郎、柚山健一、杉山輝樹、増原宏
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学, 京都
  • 年月日: 2013-09-19
• [学会発表] フェムト秒レーザー誘起結晶化による医薬化合物インドメタシンの結晶多形制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田憲治、山田利彦、森陽一朗、高橋義典、丸山美帆子、吉川洋史、岡田詩乃、安達宏昭、杉山成、高野和文、村上聡、松村浩由、井上豪、吉村政志、森勇介
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学, 京都
  • 年月日: 2013-09-16
• [学会発表] フェムト秒レーザー誘起結晶化によるインドメタシンの結晶多形制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田憲治,山田利彦,森陽一朗,西村健,高橋義典,丸山美帆子,吉川洋史,岡田詩乃,安達宏昭,杉山成,高野和文,村上聡,松村浩由,井上豪,吉村政志,森勇介
  • 学会等名: 日本薬剤学会第28年会
  • 発表場所: ウインクあいち, 愛知
  • 年月日: 2013-05-23
• [学会発表] 集光レーザービームの放射圧による蛍光ラベル化リゾチームの結晶成長制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西村晋平,杜静如,吉川洋史,中林誠一郎,柚山健一,杉山輝樹,増原宏
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学, 神奈川
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] Improvement of femtosecond laser-induced nucleation technique for proteins: Studies of effect of gel-solution interface (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Nakayama, H. Yoshikawa, Y. Aoki, M. Kurata, M. Maruyama, R. Murai, Y. Takahashi, M. Yoshimura, S. Sugiyama, H. Adachi, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue and Y. Mori
  • 学会等名: 17th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy - ICCGE-17
  • 発表場所: Warsaw, Poland
• [学会発表] フェムト秒レーザー誘起結晶化によるインドメタシンの結晶多形制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田憲治, 山田利彦, 森陽一朗, 西村健, 高橋義典, 丸山美帆子, 吉川洋史, 岡田詩乃, 安達宏昭, 杉山成, 高野和文, 村上聡, 松村浩由, 井上豪, 吉村政志, 森勇介
  • 学会等名: 日本薬剤学会第28年会
  • 発表場所: ウインクあいち、愛知県
• [学会発表] フェムト秒レーザー誘起結晶化による医薬化合物インドメタシンの結晶多形制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田憲治、山田利彦、森陽一朗、高橋義典、丸山美帆子、吉川洋史、岡田詩乃、安達宏昭、杉山成、高野和文、村上聡、松村浩由、井上豪、吉村政志、森勇介
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学 京田辺キャンパス、京都府
• [学会発表] 医薬化合物の準安定相晶出技術の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉村政志、池田憲治，山田利彦，森陽一朗，高橋義典，丸山美帆子，吉川洋史，岡田詩乃，安達宏昭，杉山成，高野和文，村上聡，松村浩由，井上豪，森勇介
  • 学会等名: 第43回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 長野市生涯学習センター、長野県
• [学会発表] レーザー誘起結晶化技術を用いた医薬化合物の準安定相晶出 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田憲治，山田利彦，森陽一朗，高橋義典，丸山美帆子，吉川洋史，岡田詩乃，安達宏昭，杉山成，高野和文，村上聡，松村浩由，井上豪，吉村政志、森勇介
  • 学会等名: 第43回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 長野市生涯学習センター、長野県
• [学会発表] 放射圧により形成・時間発展する高濃度領域に伴う蛍光リゾチームの結晶成長挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西村晋平、杜静如、吉川洋史、中林誠一郎、柚山健一、杉山輝樹、増原宏
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学 京田辺キャンパス、京都府
• [学会発表] 大型高品質タンパク質結晶育成に向けた溶液撹拌技術の検討 ～成長速度と結晶品質の流速依存性～ (2013)
  • 著者名/発表者名: 林佑紀，中山智詞，青木裕介，丸山美帆子，高橋義典，吉川洋史，岡田詩乃，安達宏昭，杉山成，高野和文，村上聡，松村浩由，井上豪，吉村政志，森勇介
  • 学会等名: 第６０回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] 集光レーザービームの放射圧による蛍光ラベル化リゾチームの結晶成長制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西村晋平，杜靜如，吉川洋史，中林誠一郎，柚山健一，杉山輝樹，増原宏
  • 学会等名: 第６０回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] 超短パルスレーザーを用いた有機結晶核発生~固相ゲル界面効果の検証~ (2012)
  • 著者名/発表者名: 中山智詞、吉川洋史、青木裕介、倉田将輝、丸山美帆子、村井良多、高橋義典、吉村政志、杉山成、松村浩由、安達宏昭、高野和文、村上聡、井上豪、森勇介
  • 学会等名: 第42回結晶成長国内会議(NCCG-42)
  • 発表場所: 九州大学, 福岡
  • 年月日: 2012-11-11
• [学会発表] 集光短パルスレーザーを駆使したタンパク質結晶化・細胞接着力測定法の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉川洋史
  • 学会等名: 第8回鴨叡会・生命分子化学科セミナー
  • 発表場所: 京都府立大学, 京都
  • 年月日: 2012-10-05
• [学会発表] 超短パルスレーザーによる膜タンパク質の結晶核発生~界面活性剤のキャビテーションバブルへの影響~ (2012)
  • 著者名/発表者名: 中山智詞、吉川洋史、青木裕介、倉田将輝、丸山美帆子、村井良多、高橋義典、吉村政志、杉山成、安達宏昭、高野和文、村上聡、松村浩由、井上豪、森勇介
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学, 愛媛
  • 年月日: 2012-09-11
• [学会発表] Bio-applications of ultrafast laser pulses to protein crystallization and cell adhesion strength measurement (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉川洋史
  • 学会等名: エクストリームフォトニクスセミナー
  • 発表場所: 理化学研究所, 埼玉
  • 年月日: 2012-05-31
• [学会発表] 超短パルスレーザーによる膜タンパク質の結晶核発生～界面活性剤のキャビテーションバブルへの影響～ (2012)
  • 著者名/発表者名: 中山智詞、吉川洋史、青木裕介、倉田将輝、青木裕介、丸山美帆子、村井良多、高橋義典、吉村政志、杉山成、安達宏昭、高野和文、村上 聡、松村浩由、井上 豪、森 勇介
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] 超短パルスレーザーを用いた有機結晶核発生～固相ゲル界面の検証～ (2012)
  • 著者名/発表者名: 中山智詞、吉川洋史、青木裕介、倉田将輝、青木裕介、丸山美帆子、村井良多、高橋義典、吉村政志、杉山成、安達宏昭、高野和文、村上 聡、松村浩由、井上 豪、森 勇介
  • 学会等名: 第42回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 九州大学応用力学研究所
• [学会発表] Improvement of Femtosecond Laser-induced Nucleation Technique for Proteins: Studies of the Correlation with Cavitation Bubble Dynamics (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Nakayama, H. Yoshikawa, Y. Aoki, M. Kurata, M. Maruyama, R. Murai, Y. Takahashi, M. Yoshimura, S. Sugiyama, H. Adachi, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue and Y. Mori
  • 学会等名: 14th International Conference on the Crystallization of Biological Macromolecules
  • 発表場所: Alabama, USA
• [学会発表] Effect of solution stirring on protein crystal growth on high concentrated hydrogel (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Aoki, M. Maruyama, Y. Takahashi, M. Yoshimura, H. Yoshikawa, S. Sugiyama, H. Adachi, K. Takano, S. Murakami, H. Matsumura, T. Inoue and Y. Mori
  • 学会等名: 14th International Conference on the Crystallization of Biological Macromolecules
  • 発表場所: Alabama, USA
• [学会発表] Solution Stirring Affects the Behavior of Dislocations and Microdefects During Protein Crystallization: Case Studies of Three Proteins (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Maruyama, M. Nakamura, G. Sazaki, Y. Takahashi, M. Yoshimura, T. Nakamura, H. Y. Yoshikawa, S. Sugiyama, H. Adachi, H. Matsumura, K. Takano, T. Inoue, S. Murakami and Y. Mori
  • 学会等名: 14th International Conference on the Crystallization of Biological Macromolecules
  • 発表場所: Alabama, USA
• [学会発表] 溶液状態制御による医薬化合物インドメタシンの結晶多形制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 池田憲治、山田利彦。森陽一朗、西村健、高橋義典、丸山美帆子、吉川洋史、岡田詩乃、安達宏昭、杉山成、高野和文、村上聡、松村浩由、井上豪、吉村政志、森勇介
  • 学会等名: 第42回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 九州大学応用力学研究所
• [学会発表] 医薬化合物の結晶多形制御に向けた溶液撹拌の効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西村健、池田憲治、森陽一朗、山田利彦、高橋義典、丸山美帆子、吉川洋史、岡田詩乃、安達宏昭、杉山成、高野和文、村上聡、松村浩由、井上豪、吉村政志、森勇介
  • 学会等名: 第42回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 九州大学応用力学研究所
• [学会発表] 溶液状態制御による医薬化合物パラセタモールの結晶多形制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森陽一朗、池田憲治、山中梨紗子、山田利彦、西村健、高橋義典、丸山美帆子、吉川洋史、岡田詩乃、安達宏昭、杉山成、高野和文、村上聡、松村浩由、井上豪、吉村政志、森勇介
  • 学会等名: 第42回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 九州大学応用力学研究所
• [学会発表] ゲル上撹拌法におけるゲル効果の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 青木裕介、丸山美帆子、高橋義典、吉村政志、吉川洋史、杉山 成、安達宏昭、高野和文、村上 聡、松村浩由、井上 豪、森 勇介
  • 学会等名: 第42回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 九州大学応用力学研究所
• [学会発表] 溶液攪拌によるタンパク質結晶品質向上メカニズムの解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 丸山美帆子、村上聡、中村真利子、斎藤諭、高橋義典、吉川洋史、吉村政志、杉山成、安達宏昭、高野和文、松村浩由、井上豪、森勇介
  • 学会等名: 第42回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 九州大学応用力学研究所
• [学会発表] 大型タンパク質単結晶育成に向けた流速の検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 林祐紀、中山智詞、青木裕介、丸山美帆子、高橋義典、吉川洋史, 岡田詩乃、 安達宏昭、杉山成, 高野和文、村上 聡、松村浩由、井上 豪、吉村政志, 森 勇介
  • 学会等名: 第42回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 九州大学応用力学研究所
• [学会発表] Crystal growth of fluorescent dye-labeled lysozyme through its high concentration domain formation by laser trapping
  • 著者名/発表者名: 西村晋平、杜静如、吉川洋史、中林誠一郎、柚山健一、杉山輝樹、増原宏
  • 学会等名: 2014 Spring Symposium of Photochemistry Association in Taiwan
  • 発表場所: 清華大学、台湾
• [学会発表] Bio-applications of ultrafast laser pulses to protein crystallization and cell adhesion strength measurement
  • 著者名/発表者名: 吉川洋史
  • 学会等名: エクストリームフォトニクスセミナー
  • 発表場所: 和光・理化学研究所
  • 招待講演
• [学会発表] 集光短パルスレーザーを駆使したタンパク質結晶化・細胞接着力測定法の開発
  • 著者名/発表者名: 吉川洋史
  • 学会等名: 第８回鴨叡会・生命分子化学科セミナー
  • 発表場所: 京都府立大学
  • 招待講演
• [図書] 微小体積タンパク質溶液の高圧下での結晶化, タンパク質結晶の最前線第II編第2章, 70-75 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉川洋史(杉山成監修)
  • 出版者: CMC出版