クリプトバイオシスの分子ダイナミクス

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14654104
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 長澤 裕 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (50294161)
• キーワード: クリプトバイオシス / フォトンエコー / フェムト秒超高速分光法 / 生物の耐乾燥性・耐凍結成 / ガラス転移 / トリハロース / 縮退四光波混合 / 溶媒ダイナミクス

研究概要

当初計画した研究課題を以下に挙げ、それぞれの課題についての研究成果の概要を述べる。
1)フォトンエコーによる研究
積分型3パルスフォトンエコー分光法を用いて、トレハロース、グルコース、ポリビニルアルコール(PVA)のガラス中にドープしたオキサジン4色素の電子位相緩和ダイナミクスを調べた。その結果、糖ガラス中の電子位相緩和時間がPVA中より著しく長いことがわかった。このことはPVAより糖ガラスの方が分子揺らぎは小さいことを示しており、糖類の生体物質に対する耐凍結、耐乾燥等の優れた保護能を裏付けるものである。また、フォトンエコー信号の減衰は極めて奇妙な挙動を示しているので、今後、糖ガラスのフォノンモード等を考慮した計算機実験を行い、そのダイナミクスを解明する必要がある。
2)ポンププローブ法による研究
トレハロースはそのエカトリアル配向水酸基が効率よく水分子と水素結合するので、安定な水和圏を形成し、水分子の回転運動を拘束することが知られている。そこで、励起状態寿命が溶媒粘度に依存するトリフェニルメタン色素を用いたポンププローブ分光法で、糖水溶液の粘度依存性を調べた。その結果、予想に反して、数十ピコ秒以内の時間領域ではトレハロース水溶液中の水分子は他の糖水溶液に比べて比較的自由に動いていることがわかった。今後はさらに遅い時間領域についても調べる予定である。
3)光学カー効果(OKE)による研究。
糖水溶液のOKE信号を測定することによって水の水素結合系が糖分子にどのような影響を受けるかを調べる予定であったが、時間的制約等の理由により、本年度は行っていない。

研究成果

• [文献書誌] Y.Nagasawa, K.Seike, T.Muromoto, T.Okada: "Two Dimensional Analysis of Integrated Three Pulse Photon Echo"Ultrafast Phenomena XIII. XIII. 568-570 (2003)
• [文献書誌] Y.Nagasawa, A.Watanabe, H.Takikawa, T.Okada: "Solute Dependence of Three Pulse Photon Echo Peak Shift Measurements in Methanol Solution"J. Phys. Chem. A. 107(5). 632-641 (2003)
• [文献書誌] Y.Nagasawa, K.Seike, T.Muromoto, T.Okada: "Two-Dimensional Analysis of Integrated Three-Pulse Photon Echo Signals of Nile Blue Doped in PMMA"J. Phys. Chem. A. (Accepted). (2003)
• [文献書誌] Y.Nagasawa, Y.Ando, D.Kataoka, H.Matsuda, et al.: "Ultrafast Excited State Deactivation of Triphenylmethane Dyes"J. Phys. Chem. A. 106. 2024-2035 (2002)