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ソフトインターフェースの分子科学

公募研究

研究領域ソフトインターフェースの分子科学
研究課題/領域番号 23106712
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
研究機関同志社大学 (2012)
京都大学 (2011)

研究代表者

吉川 研一  同志社大学, 生命医科学部, 教授 (80110823)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2012年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2011年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード細胞サイズ小胞 / リン脂質2分子膜 / 界面透過法 / 油中水滴 / 人工モデル細胞 / 自由エネルギー汎関数 / 反応拡散方程式 / 波面進行速度 / 膜高分子 / 人工細胞 / 界面
研究実績の概要

本研究では、細胞サイズの液滴や小胞を取り上げ、マイクロメータ・スケールでのソフト界面の物理化学的特質を明らかにするとともに、微小空間でのタンパク質やDNAの機能制御手法を発展させることを目的としてきた。リン脂質を含む油層中に細胞サイズ液滴を形成させ、それをバルクの水層に移行させることにより、細胞サイズのリン脂質小胞を得るという実験手法が、有用であることが、本研究を通してますます明らかになってきた。
理論的解析の結果から、液滴のサイズが大きいほど油相から界面への移行は容易であるが、界面にはピン止めされる傾向をしめすことが予想された。逆に、小さい液滴ほど、油相から界面への移行は起こり難いが、界面へピン止めされることなく水相に移行するようになることがわかる。これは、実際の実験で観測されている事実と対応している。また、重要な結果として、液滴のサイズに関わらず、液滴はその大半が水相に移行した時点で、その上部が界面にピン止めされる傾向を示すことが、この理論モデルからわかる。また、単分子膜部分と二分子膜部分の相対的な安定性が移行の速度過程に決定的な影響を与えることが予想できる。例えば、荷電脂質を用いることで、二重膜小胞の生成効率が増大することも理論的に予測できる。
以上のように、界面透過法は、今後多様な生体高分子や基質を生体濃度で封入して、細胞サイズのリン脂質膜小胞を構築する汎用的な方法論へと発展してゆくものと期待される。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (32件) (うち招待講演 5件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Cell-Sized Liposomes and Droplets: Real-World Modeling of Living Cells2012

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Hamada and Kenichi Yoshikawa
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 5(11) 号: 11 ページ: 2292-2305

    • DOI

      10.3390/ma5112292

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase separation in crowded micro-spheroids: DNA-PEG system2012

    • 著者名/発表者名
      N. Biswas, M. Ichikawa, Y. Sato, M. Yanagisawa, K. Yoshikawa and A. Datt
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett.

      巻: 539 ページ: 157-162

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2012.05.033

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Emergence of a thread-like pattern with charged phospholipids on an oil/water interface2012

    • 著者名/発表者名
      H. Ito, M. Yanagisawa, M. Ichikawa, and K. Yoshikawa
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 136 号: 20 ページ: 204903-204903

    • DOI

      10.1063/1.4722079

    • NAID

      120004288054

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cell-Sized confinement in microspheres accelerates the reaction of gene expression2012

    • 著者名/発表者名
      Kato A, Yanagisawa M, Sato YT, Fuiiwara K, Yoshikawa K
    • 雑誌名

      Scientific Report

      巻: 2 号: 1 ページ: 283-283

    • DOI

      10.1038/srep00283

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Micro-segregation induced by bulky-head lipids : formation of characteristic patterns in a giant vesicle2012

    • 著者名/発表者名
      M.Yanagisawa, N.Shimokawa, M.Ichikawa, K.Yoshikawa
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 8 号: 2 ページ: 488-495

    • DOI

      10.1039/c1sm06381b

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large-scale vortex lattice emerging from collectively moving microtubules2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Sumino, K.H.Nagai, Y.Shitaka, D.Tanaka, K.Yoshikawa, H.Chate, K.Oiwa
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 483 ページ: 448-452

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In Vitro Murine Leukemia Retroviral Integration and Structure Fluctuation of Target DNA2012

    • 著者名/発表者名
      T.Tsuruyama, W.Liu, K.Yoshikawa
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 7 号: 2 ページ: e31533-e31533

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0031533

    • NAID

      120003988223

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Micro-segregation induced by bulky-head lipids : formation of characteristic2012

    • 著者名/発表者名
      M.Yanagisawa, N.Shimokawa, M.Ichikawa, K.Yoshikawa
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 8 ページ: 488-495

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] How environmental solution condistion determine the compaction velocity of single DNA moleules2012

    • 著者名/発表者名
      Ken Hirano, Masatoshi Ichikawa, Tomomi Ishido, Mitsuru Ishikawa, Yoshinobu Baba, Kenichi Yoshikawa
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 40 号: 1 ページ: 284-289

    • DOI

      10.1093/nar/gkr712

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unraveling DNA dynamics using atomic force microscopy (AFM)2011

    • 著者名/発表者名
      Yuki Suzuki, Yuko Yoshikawa, Shige H.Yoshimura, Kenichi Yoshikawa, Kunio Takeyasu
    • 雑誌名

      Wiley Interdisciplinary Reviews : Nanomedicine and Nanobiotechnology

      巻: 3 号: 6 ページ: 574-588

    • DOI

      10.1002/wnan.150

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Physical Basis of Hierarchical Dynamics in Life: Simple Theory and Real-World Modeling2013

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshikawa
    • 学会等名
      Self-Organization and Emergent Dynamics in Active Soft Matter
    • 発表場所
      Yukawa Institute, Kyoto Univ.
    • 年月日
      2013-02-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 自己組織化と生命:分子と生命をつなぐ架け橋2012

    • 著者名/発表者名
      吉川研一
    • 学会等名
      第35回日本分子生物学会年会 ワークショップ
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2012-12-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Unveiling hierarchical dynamics of life through the corporation of mathematical modeling and real-world modeling2012

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshikawa
    • 学会等名
      2012 International Conference on Modeling, Analysis and Simulation
    • 発表場所
      Meiji Univ., Tokyo
    • 年月日
      2012-11-06
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Generation of Macroscopic Regular Motion from Microscopic Fluctuation: Spontaneous Motion through Spontaneous Symmetry Breaking2012

    • 著者名/発表者名
      K.Yoshikawa
    • 学会等名
      Japanese-German-French Workshop,“Physics of Active Soft Matter”
    • 発表場所
      Heidelberg, Germany
    • 年月日
      2012-09-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] How to Bridge Life and Matter through Nonlinear Dynamics?2012

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshikawa
    • 学会等名
      Oscillations Dynamic Instabilities in Chemical Systems, Gorden Conference
    • 発表場所
      Cloby College, ME, USA
    • 年月日
      2012-07-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Self-Organization through Spontaneous Symmetry Breaking : Modeling on the Development of theTooth Germ2012

    • 著者名/発表者名
      今村(滝川)寿子、森田梨津子、辻孝、岩城貴史、吉川研一
    • 学会等名
      CDB Symposium 2012 : Quantitative Developmental Biology
    • 発表場所
      理化学研究所発生・再生科学総合研究センター
    • 年月日
      2012-03-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 荷電リン脂質系が2次元界面上に形成するマイクロメートルスケールのネットワーク構造2012

    • 著者名/発表者名
      伊藤弘明、柳澤実穂、市川正敏、吉川研一
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学西宮上ケ原キャンパス
    • 年月日
      2012-03-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 振動場が誘起する水平面内の回転運動に関する数理モデル2012

    • 著者名/発表者名
      稲垣紫緒、久保善嗣、吉川研一
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学西宮上ケ原キャンパス
    • 年月日
      2012-03-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 低線量γ線によるDNA二重鎖切断確率はDNA濃度に顕著に依存する2012

    • 著者名/発表者名
      下林俊典、吉川研一、森利明、吉川祐子
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学西宮上ケ原キャンパス
    • 年月日
      2012-03-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 空間非対称な興奮場における回転ラセン波除去2012

    • 著者名/発表者名
      加渡大貴、Marcel Horning、吉川研一
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学西宮上ケ原キャンパス
    • 年月日
      2012-03-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Direct observation and measurement of thermal fluctuation of single soft nano-tubes2012

    • 著者名/発表者名
      A.Yamamoto, M.Ichikawa
    • 学会等名
      Phase Transition Dynamics in Soft Matter : Bridging Microscale and Mesoscale
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2012-02-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Stabilization.of cardiac conduction via rigidity matching between cells and extracellular matrix2012

    • 著者名/発表者名
      M.Horning, K.Yoshikawa
    • 学会等名
      Phase Transition Dynamics in Soft Matter : Bridging Microscale and Mesoscale
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2012-02-20
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Effect of quasi-two dimensional confinement on micro-pattern dynamics in polymer Solution2012

    • 著者名/発表者名
      H.Hayashi
    • 学会等名
      Phase Transition Dynamics in Soft Matter : Bridging Microscale and Mesoscale
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2012-02-20
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Controlling excitation patterns by minimum electric far fi eld : Experiments and simulation on heterogeneous tissue2012

    • 著者名/発表者名
      M.Horning, S.Takagi
    • 学会等名
      The 50th Annual Conference of Japanese Society for Medical arid Biological Engineering, "Medical and Biological Engineering Advance toward next 50
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2012-01-10
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Spontaneous mode-selection of a self-running solid/liquid composite2012

    • 著者名/発表者名
      F.Takabatake, N.Magome, M.Ichikawa, K.Yoshikawa
    • 学会等名
      2011年度GCOEシンポジウム「階層の連結」
    • 発表場所
      京都大学吉田キャンパス
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Dynamics of thermal fluctuation of phospholipid nano-tubes through direct observation2012

    • 著者名/発表者名
      山本暁久、市川正敏
    • 学会等名
      2011年度GCOEシンポジウム「階層の連結」
    • 発表場所
      京都大学吉田キャンパス
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Wave Properties in Heterogeneous Excitable Medium2012

    • 著者名/発表者名
      加渡大貴、Marcel Horning、吉川研一
    • 学会等名
      2011年度GCOEシンポジウム「階層の連結」
    • 発表場所
      京都大学吉田キャンパス
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Self-propelled motion of a composite induced by interfacial instability : spontaneous symmetry breaking and mode-bifurcation2011

    • 著者名/発表者名
      F.Takabatake, N.Magome, M.Ichikawa, K.Yoshikawa
    • 学会等名
      Internaional Symposium of Complex Systems 2011
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2011-12-02
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Mode bifurcation of bouncing dimer caused by chiral-asymmetry2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Kubo, S.Inagaki, K.Yoshikawa
    • 学会等名
      Internaional, Symposium of Complex Systems 2011
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2011-12-01
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ライデンフロスト液滴の変形と運動モード分岐2011

    • 著者名/発表者名
      栗村朋、吉川研一、市川正敏
    • 学会等名
      第二回京都ソフトマター研究会
    • 発表場所
      京都大学吉田キャンパス
    • 年月日
      2011-11-19
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Playing with sands : segregation induced by mechanical agitation2011

    • 著者名/発表者名
      S.Inagaki, K.Yoshikawa
    • 学会等名
      Nara Workshop on Fracture and Related Topics
    • 発表場所
      奈良女子大学
    • 年月日
      2011-10-13
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 非チューリング・シナリオ:生物の形態形成の新モデル2011

    • 著者名/発表者名
      吉川研一
    • 学会等名
      明治大学先端数理科学研究科開発記念シンポジウム記念講演会
    • 発表場所
      明治大学駿河台キャンパス
    • 年月日
      2011-10-05
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Cell-rigidity recognition of neighboring cells toward the stabilization of cardiac conduction2011

    • 著者名/発表者名
      M.Horning, S.Kidoaki, T.Kawano, K.Yoshikawa
    • 学会等名
      The 2nd Mini-Symposium on non-equilibrium dynamics of soft matter-International Workshop on Nonlinear Dynamics in Science
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2011-09-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 振動場における物体の運動モード分岐に関するモデル2011

    • 著者名/発表者名
      稲垣紫緒、久保善嗣、吉川研一
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学五福キャンパス
    • 年月日
      2011-09-22
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 直接観察による脂質ナノチューブの動的物性の解明2011

    • 著者名/発表者名
      山本暁久、市川正敏
    • 学会等名
      第51回生物物理若手の会夏の学校
    • 発表場所
      関西セミナーハウス
    • 年月日
      2011-08-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 振動板上のねじれ物体の運動モード分岐2011

    • 著者名/発表者名
      久保善嗣、稲垣紫緒、吉川研一
    • 学会等名
      基研研究会2011非平衡系の物理-ミクロとマクロの架け橋
    • 発表場所
      京都大学吉田キャンパス
    • 年月日
      2011-08-20
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 液体表面上に浮場する液体窒素液滴の自発的な並進運動:自発的対称性の破れと運動モード分岐2011

    • 著者名/発表者名
      栗村朋、吉川研一、市川正敏
    • 学会等名
      基研研究会2011非平衡系の物理-ミクロとマクロの架け橋
    • 発表場所
      京都大学吉田キャンパス
    • 年月日
      2011-08-20
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ミクロ水滴上で荷電脂質が形成するネットワーク・パターンとそのダイナミクス2011

    • 著者名/発表者名
      伊藤弘明、柳澤実穂、市川正敏
    • 学会等名
      第1回ソフトマター研究会
    • 発表場所
      キャンパスプラザ京都
    • 年月日
      2011-08-03
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 揺らぎ運動の直接観察による脂質ナノチューブの動的物性の解明2011

    • 著者名/発表者名
      山本暁久、市川正敏
    • 学会等名
      第1回ソフトマター研究会
    • 発表場所
      キャンパスプラザ京都
    • 年月日
      2011-08-03
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 高分子溶液のゲル化・相分離に対する空間的制限効果の検証2011

    • 著者名/発表者名
      林仁志、市川正敏
    • 学会等名
      第1回ソフトマター研究会
    • 発表場所
      キャンパスプラザ京都
    • 年月日
      2011-08-03
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Control of activation sites by low-electric far field pacing in excitable media2011

    • 著者名/発表者名
      M.Horning, S.Takagi, K.Yoshikawa
    • 学会等名
      Engineering of Chemical Complexity
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 年月日
      2011-07-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 液滴から学ぶ非線形ダイナミクス2011

    • 著者名/発表者名
      吉川研一
    • 学会等名
      シンポジウム創発と自己組織化-魅惑の非線形
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考] 細胞や組織の動的な構造と機能

    • URL

      http://dmpl.doshisha.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.chem.scphys.kyoto-u.ac.jp/index_j.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

URL: 

公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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