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本研究では液中3D-SFMを用いてタンパク質の末端部位のようなナノスケールの分子鎖(ナノ分子鎖)を1分子レベルで計測する手法を確立することを目的とした。昨年度までにナノ分子鎖の空間分布を制御したモデル構造を構築するため、任意の分子鎖を簡易な方法で導入できる自己組織化膜の調製方法を検討してきた。本年度はその自己組織化膜を用いて実際にナノ分子鎖を導入することを試みた。
反応性の高い官能基を有する三脚分子で形成した周期性の高い自己組織化膜に対し、ナノ分子鎖としてアルキル鎖を導入して調製したナノ分子鎖構造モデルを液中3D-SFMで計測した。その結果、マイカなどの結晶表面に比較して長距離から斥力を受けていることがわかり、これは試料表面が大きく熱揺動していることを示している。またxz断面には特徴的な斥力のコントラストが観察された。これまでにOEG-SAMとOH-SAMで形成したナノ分子鎖モデルを3D-SFMで計測してきたが、取得した3次元力分布像には揺動するOEG鎖が斥力で可視化された。このことからxz断面に可視化された斥力のコントラストは揺動するアルキル鎖の空間分布に起因すると考えられる。三脚分子にアルキル鎖を導入して構築したナノ分子鎖モデルを3D-SFM計測した結果から、ペプチドなど様々なナノ分子鎖を導入し計測できることが強く示唆された。本研究結果よりタンパク質表面で揺動する末端部位の立体構造の理解に大きな進展をもたらすことが望まれ、さらにバイオセンサやポリマブラシなど固液界面に存在する様々なナノ分子鎖の立体構造や空間分布を計測することでそれらの感度や性能を分子レベルで評価することも期待される。
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