| 研究課題/領域番号 |
17H02942
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| 研究機関 | 北陸先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
濱田 勉 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (40432140)
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| 研究分担者 |
永井 健 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 講師 (40518932)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 生物物理 / 物性実験 / 脂質 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、膜に結合した生体分子群のモデルとしてコロイド粒子を用いて、脂質膜と膜結合物質の動的カップリングの物理機構を明らかにすることを目的とする。コロイド結合による膜の構造変化、および2次元流体膜上で動くコロイドの観察・解析を行い、膜とコロイドから成るソフトマター複合系のダイナミクスの理解を通して、細胞の膜システムの本質に物理学的にアプローチする。本年度は、電場によるinduced-charge electro-osmosis(ICEO)効果を利用したベシクル運動の実験を行った。不飽和脂質シオレオイルフォスフォコリン、飽和脂質ジパルミトイルフォスフォコリン、コレステロールを用いて、液体無秩序相と液体秩序相に相分離するベシクルを調整した。相分離ベシクルとポリエチレン粒子を混合して、ベシクル膜面上の液体無秩序相に粒子を特異的に吸着させた。得られたベシクルに交流電場を印加し、その動きを蛍光顕微鏡で直接観察した。電場印加後に粒子はベシクル赤道面に局在する傾向を示し、ベシクルが重心移動を示した。粒子は、 ICEOによって生じたベシクル周辺の溶液の流れにより、赤道面に局在したと考えられる。また、粒子がつくことでICEOの流れが非対称になり、ベシクルが重心移動したと考えられる。さらに、膜面上の粒子量とベシクルの重心移動方向の関係性を解析すると、これらには相関があることが分かった。膜に吸着している粒子が蓄積することで、膜表面のICEOの強さが変化し、非対称性が生じたことが考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
コロイド粒子－ベシクル複合系に電場によるエネルギー注入を行い、系の非平衡ダイナミクスについての知見を得ることが出来た。
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| 今後の研究の推進方策 |
１）非平衡ベシクルデザイン
これまでに実施した電場によるinduced-charge electro-osmosis(ICEO)効果を利用したベシクル運動の解析を進める。ベシクル膜面上のコロイド位置と系の運動方向の関係性を説明する理論モデルの構築を進める。
２）膜変形と結合したコロイドダイナミクス
外場（温度や浸透圧など）により膜ゆらぎを誘起させる。そして、膜面でのコロイド運動の解析を進めると共に、膜ゆらぎを拡大させ膜の大変形へと系を発展させる。膜の弾性エネルギー変化が集中するコロイド結合部が起点となり、膜が大きく変形しコロイドを内部に取込むプロセスを期待する。この様な出芽変形は、細胞が物質を内部に取り込む膜動態（エンドサイトーシス機能）のモデルとなる。また、膜面上における複数のコロイド粒子の凝集・分散ダイナミクスを解析する。また、光ピンセットによるコロイド操作や力測定を組み合わせ、定量的なデータの取得を試みる。
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