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生体膜内におけるプラズマ活性種輸送の統合的分子動力学解析

公募研究

研究領域プラズマ医療科学の創成
研究課題/領域番号 15H00899
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関首都大学東京

研究代表者

内田 諭  首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (90305417)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2016年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2015年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワードプラズマ / 活性種 / 分子動力学 / 膜透過 / 複合膜
研究実績の概要

本研究は、生体膜内における放電活性種の力学的挙動および膜構成分子間の解離反応について、古典および量子分子動力学法を併用して解析することにより、細胞膜中における放電活性種の輸送特性および構造変位を理論的かつ定量的に解明していくものである。
期間内において、(1)放電活性種を内在する単一および複合生体膜の数値モデルを構築する、(2)生体膜中における酸素活性種の輸送係数を古典分子動力学法により導出する、(3)酸素活性種の投入量に対する損傷膜の密度変化及び残存分布を推定する、(4)リン脂質の解離による上記パラメータへの影響を量子計算的に解明する、(5)各膜部位における活性種輸送の相違を解析して、膜浸透率を導出する、(6)膜構成分子間の相互作用を構造変位から定量化し、膜安定度としてデータベース化する、といった各目標を達成するとともに、成果の有機的連携により研究全体を推進する計画であった。
本年度は、平成27年度の結果を利用して、複合脂質二重膜の分子モデリングおよび膜分子間の相互作用の定量評価と膜安定度の導出を行うことを主目的として、【課題1】複合脂質二重膜モデルへの拡張、【課題2】各膜部位における活性種輸送の変位解析および膜浸透率の導出、【課題3】膜構成分子間における相互作用の定量化および膜安定度のデータベース化、を行った。
【課題1】に関しては、膜構成ソフトウエアを用いて、コレステロールを含むリン脂質で構成された二重膜をモデル化し、定常状態を導出した。【課題2】では、古典的分子動力学法を用いて膜内の時系列解析を行い、複数の酸素活性種に対する空間的輸送特性を検証した。【課題3】に関しては、活性種の拡散係数や膜変位状態をデータに整理して大容量サーバに保管した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] 誘電泳動速度計測による熱処理酵母の代謝評価2016

    • 著者名/発表者名
      石田高広, 白井直機, 内田 諭, 杤久保文嘉
    • 雑誌名

      電気学会論文誌E(センサ・マイクロマシン部門誌)

      巻: 136 号: 12 ページ: 505-510

    • DOI

      10.1541/ieejsmas.136.505

    • NAID

      130005171121

    • ISSN
      1341-8939, 1347-5525
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ソフトリソグラフィによる誘電体ピラーを利用した3次元誘電泳動効果2015

    • 著者名/発表者名
      渡部 涼, 内田 諭, 西川 宏之
    • 雑誌名

      電気学会論文誌. A

      巻: 135 号: 9 ページ: 548-552

    • DOI

      10.1541/ieejfms.135.548

    • NAID

      130005096908

    • ISSN
      0385-4205, 1347-5533
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Frequency dependence and assembly characteristics of Ag nanomaterials trapped by dielectrophoresis2015

    • 著者名/発表者名
      R. Kataoka, H. Tokita, S. Uchida, R. Sano, and H. Nishikawa
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 646 ページ: 012005-012005

    • DOI

      10.1088/1742-6596/646/1/012005

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] マイクロギャップリアクタ内における酵母増殖率のパルス幅及び電圧振幅依存性2017

    • 著者名/発表者名
      薄葉孝史,内田 諭,杤久保 文嘉
    • 学会等名
      平成29年電気学会全国大会
    • 発表場所
      富山、日本
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 青色光照射酵母における誘電泳動速度と代謝状態の相関2017

    • 著者名/発表者名
      高松 聡,内田 諭,杤久保文嘉
    • 学会等名
      平成29年電気学会全国大会
    • 発表場所
      富山、日本
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 三次元誘電詠動デバイス内の金ナノ粒子群に対する作用力の定量比較2017

    • 著者名/発表者名
      中河原僚介,内田 諭,澁谷泰一,西川宏之
    • 学会等名
      平成29年電気学会全国大会
    • 発表場所
      富山、日本
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 3次元誘電泳動デバイスにおける血中細胞分離の数値シミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤健太,内田 諭,杤久保文嘉,円城寺隆治,脇坂嘉一
    • 学会等名
      平成29年電気学会全国大会
    • 発表場所
      富山、日本
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 放電活性種と膜構成分子の水中反応機構における分子動力学解析2017

    • 著者名/発表者名
      吉田健人,内田 諭,杤久保文嘉
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季講演会
    • 発表場所
      横浜、日本
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 誘電泳動アセンブリにおける金ナノ粒子ダイナミクスのシミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      中河原僚介,内田 諭,澁谷泰一,西川 宏之
    • 学会等名
      第33回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 発表場所
      平戸、日本
    • 年月日
      2016-10-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Numerical Modeling of Plasma-Biomembrane Interactions with Molecular Dynamics2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Uchida and Fumiyoshi Tochikubo
    • 学会等名
      13th International Conference on Flow Dynamics
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2016-10-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3次元誘電泳動分離デバイスにおける細胞挙動の数値解析2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤健太,内田 諭,杤久保文嘉,円城寺隆治,脇坂嘉一
    • 学会等名
      静電気学会全国大会
    • 発表場所
      桐生、日本
    • 年月日
      2016-09-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 多段式誘電泳動システムによる簡易細菌評価2016

    • 著者名/発表者名
      加藤英子,円城寺隆治,内田 諭
    • 学会等名
      日本防菌防黴学会第43回年次大会
    • 発表場所
      品川、日本
    • 年月日
      2016-09-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 活性種照射条件に対する膜分子変性の系統的分子動力学解析2016

    • 著者名/発表者名
      吉田健人,内田 諭,杤久保文嘉
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季講演会
    • 発表場所
      新潟、日本
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Numerical Analysis of Permeation Properties of Oxygen Active Species in Cell Membrane by Classical Molecular Dynamics2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Uchida and Fumiyoshi Tochikubo
    • 学会等名
      6th International Conference on Plasma Medicine
    • 発表場所
      Bratislava, Slovakia
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Brief evaluation of the membrane and metabolic characteristics of heat-injured yeast with dielectrophoretic velocimetry2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Uchida, Takahiro Ishida, and Fumiyoshi Tochikubo
    • 学会等名
      World Automation Congress 2016 Japan Satellite Session
    • 発表場所
      Himeji, Japan
    • 年月日
      2016-08-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical simulation of plasma-biomolecule interactions with molecular dynamics2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Uchida
    • 学会等名
      10th West Lake International Symposium on Magnetic Fusion & 12th Asia Pacific Plasma Theory Conference
    • 発表場所
      Hangzhou, China
    • 年月日
      2016-05-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 分子動力学法による膜構成分子と活性酸素種における反応機構の検討2016

    • 著者名/発表者名
      吉田健人,内田 諭,白井直機,杤久保文嘉
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季講演会
    • 発表場所
      東京,日本
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] マイクロギャップリアクタにおける酵母生育活性の電界パルス幅依存性2016

    • 著者名/発表者名
      薄葉孝史,白井 直機,内田 諭,杤久保 文嘉
    • 学会等名
      平成28年電気学会全国大会
    • 発表場所
      仙台,日本
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 3次元誘電泳動デバイス内における粒子軌跡の数値的検証2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤健太,白井直機,内田 諭,杤久保文嘉,円城寺隆治,脇坂嘉一
    • 学会等名
      平成28年電気学会全国大会
    • 発表場所
      仙台,日本
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 加熱処理酵母における誘電泳動速度の数値評価2016

    • 著者名/発表者名
      石田 高広,白井 直機,内田 諭,杤久保 文嘉
    • 学会等名
      平成28年電気学会全国大会
    • 発表場所
      仙台,日本
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 誘電詠動による捕集T4ファージのインピーダンス計測2016

    • 著者名/発表者名
      久保田 浩史,内田 諭,杤久保 文嘉,片山 浩之
    • 学会等名
      平成28年電気学会全国大会
    • 発表場所
      仙台,日本
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Numerical Modeling of Interface between Discharge Plasma and Biological Objects2015

    • 著者名/発表者名
      S. Uchida and F. Tochikubo
    • 学会等名
      第25回日本MRS学会年次大会
    • 発表場所
      横浜,日本
    • 年月日
      2015-12-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 3次元誘電泳動デバイス内における腫瘍細胞の挙動シミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤健太,白井直機,内田 諭,杤久保文嘉,円城寺隆治,脇坂嘉一
    • 学会等名
      2015年度静電気学会全国大会
    • 発表場所
      東京,日本
    • 年月日
      2015-09-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 分子動力学法による生体膜内酸素活性種の輸送特性解析2015

    • 著者名/発表者名
      内田 諭,杤久保文嘉
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季講演会
    • 発表場所
      名古屋,日本
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 膜構成分子と酸素活性種の反応素過程に対する分子動力学的検証2015

    • 著者名/発表者名
      吉田健人,内田 諭,白井直機,杤久保文嘉
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季講演会
    • 発表場所
      名古屋,日本
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 三次元誘電泳動による金属ナノ粒子アセンブリ -ピット径及びピッチに対する捕集形状の影響-2015

    • 著者名/発表者名
      片岡良介,内田 諭,佐野 遼,西川宏之
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季講演会
    • 発表場所
      名古屋,日本
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Frequency dependence and assembly characteristics of Ag nanomaterials trapped by dielectrophoresis2015

    • 著者名/発表者名
      R. Kataoka, H. Tokita, S. Uchida, R. Sano, and H. Nishikawa
    • 学会等名
      Electrostatics 2015
    • 発表場所
      Southampton, UK
    • 年月日
      2015-04-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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