高分子-単分子膜複合体を用いた分子クラスターの配列制御

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07241201
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 下村 政嗣 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (10136525)
• キーワード: 単分子膜 / DNA / ポリイオンコンプレックス / アクリジンオレンジ / インターカレーション / 原子間力顕微鏡 / 蛍光顕微鏡

研究概要

本研究は、単分子膜と高分子の相互作用を利用して二次元分子クラスターの形成とサイズならびにサイズ分布を制御せんとするものである。すでに本研究者は、電荷を有する単分子膜が下水相に溶存する反対電荷を持つ高分子と気液界面において静電的に相互作用し高分子性のイオン対、すなわちポリイオンコンプレックスを形成する現象を見いだした。そこで、イオン性高分子であるDNAがその特異な構造を維持して単分子膜に静電吸着するか否かを検討した。アクリジンオレンジなどの平面性に富むパイ電子化合物はDNAのスタックした塩基対のなかにインターカレートされ分光学的な挙動が著しく変化する。そこで、単分子膜形成能を有するアクリジンオレンジの長鎖誘導体を合成し気液界面におけるDNAとの相互作用を調べた。下水相にアニオン性高分子を添加するとオクタデシルアクリジンオレンジの表面圧-面積曲線は著しく変化する。静電的な相互作用しかしないと考えられるポリビニル硫酸とのポリイオンコンプレックスに比べ鮭精子由来のDNAでは膨張した単分子膜が得られた。また、アクリジンオレンジの蛍光強度はインターカレートされると著しく増大することが知られており、蛍光スペクトルの結果とあわせて考えると、DNAとの相互作用はPVSとは異なっていることを示している。QCMによる累積過程の重量変化測定ならびにX線光電子分光法によるポリイオンコンプレックスLB膜の組成分析より、DNAの一つの塩基対あたり一分子のオクタデシルアクリジンオレンジが結合していることが推定された。ポリイオンコンプレックス単分子膜をマイカの劈開面上に移し取り、蛍光顕微鏡に装着した原子間力顕微鏡で観察したところ畝条の構造物が規則的に配列したようなパターンが見られた。

研究成果

• [文献書誌] M. Shimomura 他: "Two-Dimensional Molecular Assemblies. Relation between Chemical Structure and Molecular Orientation in Cast Bilayer Films"" Langmuir. 11. 969-976 (1995)
• [文献書誌] M. Shimomura 他: "Chiral Crystal Formation of Octadecylcytosine Monolayer by Complementary Base-pairing" Thin Solid Films. (印刷中).
• [文献書誌] K. Ijiro, M. Shimomura 他: "DNA Monolayers Complexed with Amphiphilic Intercalator at the Air-Water Interface" Thin Solid Films. (印刷中).
• [文献書誌] O. Karthaus, M. Shimomura: "Stilbene Containing Amphiphiles in Supramolecular Assemblies" Journal of Photochemistry and Photobiology. 92. 117-120 (1995)
• [文献書誌] M. Shimomura 他: "Tailoring of Stacked π-Electron Arrays from Electron-and/or Energy Donor-Acceptor Molecules Based on Two-Dimensional Supramolecular Assemblies" Synthetic Metals. (印刷中).
• [文献書誌] 居城邦治、下村政嗣: "機能性高分子としての二重らせんDNAの固体素子化" 固体物理. 30. 1042-1048 (1995)
• [文献書誌] 下村政嗣: "新タンパク質応用工学" フジテクノシステム、旗野昌弘監修, 950 (1996)