DNAナノ構造体によるナノ粒子超構造の構造制御

• 研究課題/領域番号: 25706009
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 田川 美穂 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (40512330)
• 研究協力者: GANG Oleg Brookhaven National Lab. ; Yager Kevin Brookhaven National Lab. ; Starr Francis Wesleyan Univ.
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 24,310千円 (直接経費: 18,700千円、間接経費: 5,610千円); 2016年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2015年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2014年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2013年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
• キーワード: DNA / ナノ粒子 / self-assembly / 自己集合 / 超格子構造 / コロイド結晶 / superlattice / ＤＮＡ / DNA self-assembly / Nanoparticle / Atomic Force Microscopy / Superlattice / 超構造

研究成果の概要

ナノ粒子の空間配置を高度に制御し、他の方法では成し得ない自由なナノ粒子超格子構造の設計・作成が可能となることを示した。
DNA正四面体を介在させたDNA-NPの結晶化の課題では、結晶性の向上により、間違いなくダイヤモンド構造ができていることを小角散乱で示した。
二次元結晶化では、イオン濃度調整のみで正方格子と三角格子を構造制御できることを示した。また、基板となるSLBの相転移・相分離が吸着DNA-NPの結晶化に与える影響を明らかにした。

研究成果

• [国際共同研究] Brookhaven National Laboratory/Wasleyan University/Stony Brook University(米国)
• [雑誌論文] Phase transition process in DDAB supported lipid bilayer (2017)
  • 著者名/発表者名: Takumi Isogai, Sakiko Nakada, Naoya Yoshida, Ryugo Tero, Shunta Harada, Toru Ujihara, Miho Tagawa
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 印刷中 ページ: 88-92
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2016.09.063
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Diamond Family of Nanoparticle Superlattices (2016)
  • 著者名/発表者名: Wenyan Liu, Miho Tagawa, Huolin Xin, Tong Wang, Hamed Emamy, Huilin Li, Kevin G. Yager, Francis W. Starr, Alexei V. Tkachenko, Oleg Gang
  • 雑誌名: Science 巻: 351 号: 6273 ページ: 582-586
  • DOI: 10.1126/science.aad2080
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effect of magnesium ion concentration on two-dimensional structure of DNA-functionalized nanoparticles on supported lipid bilayer (2016)
  • 著者名/発表者名: Takumi Isogai, Eri Akada, Sakiko Nakada, Naoya Yoshida, Ryugo Tero, Shunta Harada, Toru Ujihara, Miho Tagawa
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 3S2 ページ: 03DF11-03DF11
  • DOI: 10.7567/jjap.55.03df11
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Forming two-dimensional structure of DNA-functionalized Au nanoparticles via lipid diffusion in supported lipid bilayers (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Isogai, A. Piednoir, E. Akada, Y. Akahoshi, R. Tero, S. Harada, T. Ujihara and M. Tagawa
  • 雑誌名: J. Cryst .Growth 巻: 未定 ページ: 494-498
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2014.01.032
  • 査読あり
• [学会発表] DNA修飾ナノ粒子超格子を前駆体としたウルフ多面体型コロイド結晶の形成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鷲見 隼人, 磯貝 卓巳, 吉田 直矢, 原田 俊太, 宇治原 徹, 田川 美穂
  • 学会等名: 2017年第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Controlling two-dimensional structuer of DNA-linked Au nanoparticle lattices on supported lipid bilayer (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Isogai, N. Yoshida, H. Sumi, R. Tero, S. Harada, T. Ujihara, M. Tagawa
  • 学会等名: The 22nd International Conference on DNA Computing and Molecular Programming (DNA22)
  • 発表場所: Munchen, Germany
  • 年月日: 2016-09-04
  • 国際学会
• [学会発表] Phase transition process in DDAB supported lipid bilayer (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Isogai, S. Nakada, N. Yoshida, H. Sumi, R. Tero, S. Harada, T. Ujihara, M. Tagawa
  • 学会等名: the 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-18)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2016-08-07
  • 国際学会
• [学会発表] DDAB平面脂質二重膜の相転移過程の直接観察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 磯貝卓巳，中田咲子，赤田英里，吉田直矢，鷲見隼人，手老龍吾，原田俊太，宇治原徹，田川美穂
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東工大大岡山キャンパス
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 超格子構造中のDNA被覆金ナノ粒子の融合に向けた粒子間距離収縮とナノ粒子融合 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鷲見隼人，磯貝卓巳，中田咲子，吉田直矢，原田俊太，宇治原徹，田川美穂
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東工大大岡山キャンパス
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Effect of Magnesium Ion Concentration on the Two-Dimensional Structure of DNA-Functionalized Nanoparticles on Supported Lipid Bilayer (2015)
  • 著者名/発表者名: Takumi Isogai, Eri Akada, Sakiko Nakada, Naoya Yoshida, Ryugo Tero, Shunta Harada, Toru Ujihara, Miho Tagawa
  • 学会等名: 8th International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics
  • 発表場所: Tower Hall Funabori, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2015-06-22 – 2015-06-24
• [学会発表] Lipid diffusion and phase transition: Influence on DNA-functionalised nanoparticle adsorbates (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakiko Nakada, Eri Akada, Takumi Isogai, Ryugo Tero, Shunta Harada, Toru Ujihara, Miho Tagawa
  • 学会等名: 5th International Colloids Conference
  • 発表場所: Amsterdam, The Netherlands
  • 年月日: 2015-06-21 – 2015-06-24
• [学会発表] 脂質二重膜上におけるDNA被覆金ナノ粒子のセルフアセンブリに対するイオンの効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 磯貝 卓巳，赤田 英里，中田 咲子，吉田 直矢，手老 龍吾，原田 俊太，宇治原 徹，田川 美穂
  • 学会等名: 第６２回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学，湘南キャンパス，神奈川県
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] Two-dimensional assembly of Au nanoparticles through DNA hybridization on supported lipid bilayer (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Isogai, E. Akada, S. Nakada, R. Tero, S. Harada, T. Ujihara and M. Tagawa
  • 学会等名: 20th International Conference on DNA Computing and Molecular Programming(DNA20)
  • 発表場所: Kyoto university, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2014-09-22 – 2014-09-26
• [学会発表] 脂質二重膜上におけるDNA被覆金ナノ粒子の拡散現象 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中田咲子，赤田英里， 磯貝卓巳，手老龍吾，原田俊太，宇治原徹，田川美穂
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス, 北海道
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] DNA-mediated Nanoparticle Crystallization (2014)
  • 著者名/発表者名: Miho Tagawa, Oleg Gang, Takumi Isogai, Sakiko Nakada, Eri Akada, Shunta Harada, Toru Ujihara
  • 学会等名: The International Symposium on Material Architectonics for Sustainable Action(MASA)
  • 発表場所: NIMS, Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-07-18
  • 招待講演
• [学会発表] ＤＮＡと基板担持脂質二重膜とを用いたナノ粒子の結晶化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田川美穂
  • 学会等名: 応用物理学会 有機分子・バイオエレクトロニクス分科会 研究会
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都, 京都府
  • 年月日: 2014-06-21
  • 招待講演
• [学会発表] 基板担持脂質二重膜を用いたDNA被覆金ナノ粒子の2次元結晶化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 磯貝卓巳，赤田英里，Piednoir Agnes，赤星祐樹，手老龍吾，原田俊太，宇治原徹，田川美穂
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年回
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] Two-dimensional crystallization of DNA-functionalized Au nanoparticles using lipid diffusion (2013)
  • 著者名/発表者名: Takumi Isogai, Eri Akada, Agnes Piednoir, Yuki Akahoshi, Ryugo Tero, Shunta Harada, Toru Ujihara, Miho Tagawa
  • 学会等名: ISETS '13
  • 発表場所: Nagoya University
• [学会発表] DNAと脂質二重膜を用いたナノ粒子の2次元結晶化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 磯貝卓巳，赤田英里，Agnes Piednoir，赤星祐樹，手老龍吾，原田俊太，宇治原徹，田川美穂
  • 学会等名: 日本結晶成長学会第43回結晶成長国内会議（NCCG-43）
  • 発表場所: 長野市生涯学習センター （TOiGO内）, 長野県
• [学会発表] ブラウニアン動力学法を用いた2次元2成分結晶の構造形成シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 勝野弘康，田川美穂，宇治原徹
  • 学会等名: 日本結晶成長学会第43回結晶成長国内会議（NCCG-43）
  • 発表場所: 長野市生涯学習センター （TOiGO内）, 長野県
• [学会発表] DNAセルフアセンブリによるナノ粒子超構造制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田川 美穂, ガング オレグ, 磯貝 卓巳, 赤田 英里, 宇治原 徹
  • 学会等名: 第 51 回日本生物物理学会年会 シンポジウム 反応場デザインによる生命現象の再構成 -創って知る生物物理-
  • 発表場所: 国立京都国際会館, 京都府
  • 招待講演
• [学会発表] DNA-mediated Nanoparticle Assembly (2013)
  • 著者名/発表者名: Miho Tagawa, Takumi Isogai, Eri Akada, Shunta Harada, Toru Ujihara
  • 学会等名: The 2nd International Workshop on Convergence in Condensed Matter and Nano Physics
  • 発表場所: Sungkyunkwan University, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] 脂質分子をキャリアとしたDNA被覆金ナノ粒子の2次元結晶化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 磯貝卓巳，Agnes Piednoir，赤田英里，赤星祐樹，手老龍吾，原田俊太，宇治原徹，田川美穂
  • 学会等名: 公益社団法人応用物理学会 2013年 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] Forming two-dimensional structure of DNA-functionalized Au nanoparticles via lipid diffusion in supported lipid bilayers (2013)
  • 著者名/発表者名: Takumi Isogai, Agnes Piednoir, Eri Akada, Yuki Akahoshi, Ryugo Tero, Shunta Harada, Toru Ujihara, Miho Tagawa
  • 学会等名: 17th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-17)
  • 発表場所: University of Warsaw, Warsaw, Poland
• [学会発表] Two-dimensional crystallization of DNA-functionalized nanoparticles via lipid diffusion in supported lipid bilayers (2013)
  • 著者名/発表者名: Takumi Isogai, Agnes Piednoir, Eri Akada, Yuki Akahoshi, Ryugo Tero, Shunta Harada, Toru Ujihara, Miho Tagawa
  • 学会等名: 15th International Summer School on Crystal Growth(ISSCG-15)
  • 発表場所: Gdansk University of Technology Gdansk, Poland
• [学会発表] Miho Tagawa, Oleg Gang, Kevin Yanger, Takumi Isogai, Eri Akada, Shunta Harada, Toru Ujihara (2013)
  • 著者名/発表者名: Nanoparticle Assembly mediated by Designed DNA Nanostructures
  • 学会等名: Programmable Self-Assembly of Matter Conference 2013
  • 発表場所: Courant Institute of NYU, New York City, USA
• [備考] 研究室HP
  • URL: http://www.numse.nagoya-u.ac.jp/ujihara/index.html
• [備考] 研究所HP
  • URL: http://www.imass.nagoya-u.ac.jp/organization/str_cirfe.html
• [備考] 教員詳細
  • URL: http://profs.provost.nagoya-u.ac.jp/view/html/100006436_ja.html
• [備考] 名古屋大学教員詳細
  • URL: http://profs.provost.nagoya-u.ac.jp/view/html/100006436_ja.html
• [備考]
  • URL: http://www.numse.nagoya-u.ac.jp/ujihara/
• [備考] 名古屋大学工学研究科マテリアル理工学専攻材料工学分野
  • URL: http://www.numse.nagoya-u.ac.jp/ujihara/
• [産業財産権] 超格子構造体、およびその製造方法 (2017)
  • 発明者名: 鷲見隼人、田川美穂、宇治原徹
  • 権利者名: 名古屋大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017-03-10
• [産業財産権] ２次元ナノ粒子構造体及びその製造方法 (2013)
  • 発明者名: 田川美穂、宇治原徹、磯貝卓巳、赤田英里
  • 権利者名: 名古屋大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-06-14
  • 取得年月日: 2017-02-10
• [産業財産権] ２次元ナノ粒子構造体及びその製造方法 (2013)
  • 発明者名: 田川美穂、宇治原徹、磯貝卓巳、赤田英里
  • 権利者名: 田川美穂、宇治原徹、磯貝卓巳、赤田英里
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-126144
  • 出願年月日: 2013-06-14