バイオ・ナノ界面における電気的相互作用の探索

• 研究課題/領域番号: 25706012
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: ナノマイクロシステム
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 早水 裕平 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (80443216)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 25,090千円 (直接経費: 19,300千円、間接経費: 5,790千円); 2015年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2014年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2013年度: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)
• キーワード: ナノシート / ペプチド / 自己組織化 / グラフェン / 二硫化モリブデン / ナノマイクロバイオシステム / バイオナノ界面

研究成果の概要

本研究では、グラフェンや二硫化モリブデンに代表される２次元ナノシートを基板として使用し、その表面にペプチドの自己組織化構造を形成することによる、生体分子とナノシートの間の電気的相互作用について理解することを目的とした。まず、2次元ナノシート上におけるペプチドの自己組織化機構を理解するため原子間力顕微鏡を用いた観測を重点的に行なった。その結果、ペプチドの表面への吸着、拡散、自己組織化の各表面過程を分離して観測に成功した。続いて、二硫化モリブデンのトランジスタ構造を用いた光電気計測を行い、ペプチドによるナノシート内の電子状態への影響を調査し、ペプチドによるナノシートへの化学ドーピングが観測された。

研究成果

• [雑誌論文] Laser-induced electrochemical thinning of MoS2 (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Sunamura , T. R. Page , K. Yoshida , T. Yano and Y. Hayamizu
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. C 巻: 4 号: 15 ページ: 3268-3273
  • DOI: 10.1039/c5tc04409j
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Probing edge-activated resonant Raman scattering from mechanically exfoliated 2D MoO3 nanolayers (2015)
  • 著者名/発表者名: Yano, T., Yoshida, K., Hayamizu, Y., Hayashi, T., Ohuchi, F., Hara, M.
  • 雑誌名: 2D Materials 巻: 2 号: 3 ページ: 035004-035004
  • DOI: 10.1088/2053-1583/2/3/035004
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spectroscopic Study of Firefly Oxyluciferin in Enzymatic Environment on the Basis of Stability Monitoring (2014)
  • 著者名/発表者名: Yu Wang, Yuhei Hayamizu, Hidefumi Akiyama
  • 雑誌名: J. Phys. Chem 巻: B 118 号: 8 ページ: 2070-2076
  • DOI: 10.1021/jp411476p
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective Detection of Target Proteins by Peptide‐Enabled Graphene Biosensor (2014)
  • 著者名/発表者名: D Khatayevich, T Page, C Gresswell, Y Hayamizu, W Grady, M Sarikaya
  • 雑誌名: Small 巻: 10 号: 8 ページ: 1505-1513
  • DOI: 10.1002/smll.201302188
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Selective Detection of Target Proteins by Peptide-Enabled Graphene Biosensor (2014)
  • 著者名/発表者名: Dmitriy Khatayevich, Tamon Page, Carolyn Gresswell, Yuhei Hayamizu, William Grady and Mehmet Sarikaya
  • 雑誌名: Small 巻: 10 号: 8 ページ: 1504-1504
  • DOI: 10.1002/smll.201470047
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intrinsic radiative lifetime derived via absorption cross section of one-dimensional excitons (2013)
  • 著者名/発表者名: Shaoqiang Chen, Masahiro Yoshita, Akira Ishikawa, Toshimitsu Mochizuki, Shun Maruyama, Hidefumi Akiyama, Yuhei Hayamizu, Loren N. Pfeiffer, and Ken W. West
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 号: 1 ページ: 1941-1941
  • DOI: 10.1038/srep01941
  • 査読あり
• [学会発表] Crystallographic Orientation of Self-Assembled Peptides on CVD MoS2 Single Crystal (2016)
  • 著者名/発表者名: Linhao Sun, Kouhei Sakuma, Shohei Tsuchiya, Hiroto Fukata, Mehmet Sarikaya, Yuhei Hayamizu
  • 学会等名: Materials Research Society spring meeting 2016
  • 発表場所: Phenix, AZ, USA
  • 年月日: 2016-03-30
• [学会発表] In Situ Observation of Fluorescent-Tagged Peptides Diffusing on Boron Nitride by Single Molecule Tracking (2016)
  • 著者名/発表者名: Peiying Li, Koji Noda, Shuzo Hirata, Martin Vacha, Mehmet Sarikaya, Yuhei Hayamizu
  • 学会等名: Materials Research Society spring meeting 2016
  • 発表場所: Phenix, AZ, USA
  • 年月日: 2016-03-30
• [学会発表] 2 次元材料表面において自己組織化するβシート型機能性ペプチドの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐久間洸平, 深田拓人, 早水裕平
  • 学会等名: 表面科学学術講演会
  • 発表場所: 茨城県つくば市
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] 電気化学的なバイアスによるペプチドの自己組織化挙動の制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 関 貴一, Page Tamon, 早水 裕平
  • 学会等名: 表面科学学術講演会
  • 発表場所: 茨城県つくば市
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Effect of Temperature on Self-Assembled Peptide at Water-Graphite/MoS2 Interface (2015)
  • 著者名/発表者名: Linhao Sun, Morio Isoda, Mehmet Sarikaya, Yuhei Hayamizu
  • 学会等名: Materials Research Society fall meeting 2015
  • 発表場所: Boston, MA, USA
  • 年月日: 2015-11-30
• [学会発表] 層状物質上におけるグラファイト結合ペプチドの膜安定性と非特異吸着防止効果の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 増島 弘顕, 大西 知子, 早水 裕平
  • 学会等名: 生物工学会
  • 発表場所: 鹿児島県鹿児島市
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] 乳酸菌と親和性を持つグラフェン結合ペプチドの評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大西 知子, 増島 弘顕, 田中 祐圭, 大河内 美奈, 早水 裕平
  • 学会等名: 生物工学会
  • 発表場所: 鹿児島県鹿児島市
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] 2次元ナノ材料上で規則正しく自己組織化するペプチド (2015)
  • 著者名/発表者名: 早水裕平
  • 学会等名: 第64回高分子討論会
  • 発表場所: 東北大学 宮城県仙台市
  • 年月日: 2015-09-15
  • 招待講演
• [学会発表] 界面非平衡系におけるグラファイト吸着ペプチドのモルフォロジー変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 土屋 匠平, 磯田 盛夫, Mehmet Sarikaya, 早水 裕平
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 愛知県名古屋市
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] 電気化学的なバイアスによるペプチドの自己組織化挙動の制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 関 貴一, Page Tamon, 早水 裕平
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 鹿児島県鹿児島市
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] 蛍光一分子追跡法を用いた窒化ホウ素上を拡散するペプチドのその場観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 李佩瑩，野田紘志，平田修造，Martin Vacha，Mehmet Sarikaya, 早水裕平
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 鹿児島県鹿児島市
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] Engineering of Bio-Nano Interfaces on 2D Nanomaterials by Self-Assembled Peptides (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuhei Hayamizu
  • 学会等名: 12th International Conference Advanced Carbon Nanostructures (ACNS2015)
  • 発表場所: Saint-Petersburg, Russia
  • 年月日: 2015-07-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Engineering of bio-nano interfaces on 2D nanomaterials by self-assembled peptides (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuhei Hayamizu
  • 学会等名: International Symposium on Intercalation Compounds (ISIC18)
  • 発表場所: Strasbourg, France
  • 年月日: 2015-06-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Engineering of Bio-Nano Interfaces with Self-Assembled Peptides (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuhei Hayamizu
  • 学会等名: Pacsurf2014
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2014-12-09
  • 招待講演
• [学会発表] 蛍光一分子追跡法によるペプチド自己組織化のその場観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: Li Peying and Yuhei Hayamizu
  • 学会等名: 物性研短期研究会
  • 発表場所: 東京大学物性研究所、柏市
  • 年月日: 2014-12-05
• [学会発表] Self-Organized Peptides on 2-Dimensional Nanomaterials (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuhei Hayamizu, Christopher R So, Sefa Dag, Tamon R Page, David Starkebaum, and Mehmet Sarikaya
  • 学会等名: 2014 MRS fall meeting
  • 発表場所: Boston, Massachusetts, USA
  • 年月日: 2014-12-01
• [学会発表] 二次元材料上におけるペプチド自己集合の温度依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 磯田盛夫、深田拓人、早水裕平
  • 学会等名: 第３４回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 松江・島根県立産業交流会館 島根県
  • 年月日: 2014-11-07
• [学会発表] 二次元材料上において安定な単分子膜を形成する新規架橋性ペプチドの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 深田拓人、早水裕平
  • 学会等名: 第３４回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 松江・島根県立産業交流会館 島根県
  • 年月日: 2014-11-07
• [学会発表] 蛍光修飾した自己組織化ペプチドのその場観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 李佩瑩1，野田紘志1，平田修造1，Martin Vacha1，Mehmet Sarikaya2，早水裕平1
  • 学会等名: 第７５回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学キャンパス 札幌市
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] ペプチド修飾されたMoS2FETの液中電気特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 砂村海斗1，Tamon Page2，Mehmet Sarikaya2，早水裕平1
  • 学会等名: 第７５回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学キャンパス 札幌市
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] The crystallographic orientation of self-assembled peptides on CVD-grown MoS2 single crystal (2014)
  • 著者名/発表者名: Linhao Sun1，Fukata Hiroto1，Peiying Li1，Mehmet Sarikaya2，Yuhei Hayamizu1
  • 学会等名: 第７５回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学キャンパス 札幌市
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] グラフェンにおける化学ドーピングと有機分子の仕事関数との相関 (2014)
  • 著者名/発表者名: 増島弘顕，森健彦，早水裕平
  • 学会等名: 第７５回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学キャンパス 札幌市
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] 機能性ペプチドとナノマテリアルを用いたバイオ・ナノ界面の制御
  • 著者名/発表者名: 早水 裕平
  • 学会等名: 関東高分子若手研究会サマーキャンプ
  • 発表場所: 千葉県館山市 東京農工大学合宿宿泊施設 館山荘
  • 招待講演
• [学会発表] Modification of photoluminescence in a single-layer MoS2 by self-assembled peptides
  • 著者名/発表者名: Tamon Page, Yuhei Hayamizu and Mehmet Sarikaya
  • 学会等名: 5th International conference on Recent Progress in Graphene Research
  • 発表場所: Tokyo Institute of Technology, Ookayama, Tokyo
• [学会発表] Modification of graphene conductivity by self-assembled peptides
  • 著者名/発表者名: Yuhei Hayamizu and Mehmet Sarikaya
  • 学会等名: 5th International conference on Recent Progress in Graphene Research
  • 発表場所: Tokyo Institute of Technology, Ookayama, Tokyo
• [学会発表] "自己組織化ペプチドによる ２次元ナノ材料の顕微分光"
  • 著者名/発表者名: 早水 裕平
  • 学会等名: 第78回表面科学研究会 ナノスケールの振動分光の最前線
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山 東京
  • 招待講演
• [学会発表] 機能性ペプチドとナノマテリアルを用いたバイオ・ナノ界面の制御
  • 著者名/発表者名: 早水 裕平
  • 学会等名: "物性研究所 平成25年度後期短期研究会 「エネルギーと新材料の物性・物質科学」"
  • 発表場所: 東京大学 物性研究所
  • 招待講演
• [図書] グラファイト表面におけるペプチド自己組織化単分子膜の熱力学的評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 磯田盛夫 早水裕平
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 表面科学、日本表面科学会
• [備考] 東京工業大学 早水研究室
  • URL: http://www.op.titech.ac.jp/lab/hayamizu/
• [産業財産権] 自己組織化ペプチド及びその利用 (2015)
  • 発明者名: 早水裕平 深田拓人
  • 権利者名: 早水裕平 深田拓人
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-081761
  • 出願年月日: 2015-04-13