| 研究課題/領域番号 |
17H03181
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
小宮 敦樹 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (60371142)
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| 研究分担者 |
岡島 淳之介 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (70610161)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | タンパク質 / 物質拡散 / 結晶成長 / 位相シフト干渉計 / 機能性膜 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，タンパク質やアミノ酸に代表される生体高分子の液相内移動現象を能動制御し，タンパク質高品位結晶化の実現を目指すことを目的としている．研究初年度は主としてスマートメンブレン製作に向けた条件およびデザイン検討を行い，光学測定系の高精度化を行った．また，先行して試作したスマートメンブレンを用いた物質拡散現象可視化実験を行った．
スマートメンブレンのデザイン検討については，物質材料工学専攻の海外研究協力者と複数回遠隔会議を行い，先行して試作したメンブレンの他，複数種のスマートメンブレンの仕様を決定した．具体的には膜内の代表孔径の範囲と許容孔径分布を決定した．この仕様を基に，次年度以降海外研究協力者側でメンブレンの製作を開始することになった．
光学測定系の高精度化では，既存の高精度可視化システムにレンズ群を付加し，スマートメンブレン近傍を空間高解像度10ミクロンのオーダーで計測可能とした．有限の距離内で可視化レーザーを拡大するため，その拡大率が大きくなってしまったが，レーザーの出力を上げることにより視野と輝度情報の精度を維持した．あわせてCCD カメラをCMOSカメラに差し替え，4K（4096×2160ピクセル）画像を取得できるようにした．
本年度はさらに，上述の改良したシステムを用いて先行試作したスマートメンブレンを介したタンパク質物質拡散の可視化観察実験を行った．高解像度化したことによりメンブレン近傍の濃度勾配を高精度に計測できるに至った．本年度は，実験条件を周囲環境の濃度条件変更に絞り実験を行った．年度末までデータ取得に努め，次年度以降にパラメトリックな実験データの解析を行うこととなった．
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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
交付申請書に記載した研究計画に照らし合わせて，おおむね計画通りに研究を進められたと判断する．本年度は大きく「既存計測システムの高精度化」「スマートメンブレンのデザインと製作」「タンパク質物質移動可視化実験の実施」の実施を計画しており，それぞれにおいて当初予定していた内容まで到達できたといえる．システムの高精度化においては，当初イメージインテンシファイアの利用を考えていたが，光源レーザーの出力を上げることで懸念していた問題点を解決することができ，装置の簡易化を図ることができた．また，メンブレンのデザインにおいては，海外研究協力者と綿密な打ち合わせができ，具体的なメンブレンの仕様を決定できたが，本年度中に製作段階まで進めることができなかったのは，研究計画から遅れている点となる．しかし，既に製作は始まっていることから，大きな遅れとはなっていない．可視化実験実施においては，改良した装置の妥当性評価も兼ねた実験であるが，複数の条件下での実験を実施することができ，計画通りの進行度合いとなった．以上をまとめると，メンブレンの製作において一部わずかな遅れがあることも事実であるが．ほぼ計画通りの進展であると言える．以上の理由により，本年度の進捗状況は「おおむね順調に進展している」と判断できる．
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度の研究の進展がおおむね順調であったことから，今後も研究計画に沿って研究を推進していく．既に海外研究協力者の協力のもと研究が進んでいることから，メンブレン製作を行う研究協力者側と実験を行う研究代表者側での連携を密にし，どちらかが遅れを生じないように進めていく．特に次年度以降はコミュニティ会議を高頻度に開催し，進展度合いの情報共有化を図る．このコミュニティ会議開催時期には柔軟性を持たせ，定期的な会議の他，必要に応じて臨時にも開催する．連絡体制はこれまでと同様に遠隔会議および海外渡航を通じて行うこととする．次年度のタンパク質物質移動可視化実験は，単一のスマートメンブレンを用いた実験の他，マルチレイヤーでの実験も計画しているため，効率的な実験実施ができるよう注意を払う．実験頻度が格段に増えることから大学院生の雇用を行い，研究の進展に遅れが生じないようにする．また，次年度は新たな測定装置の製作にも着手することから，担当する研究分担者との連携も欠かさないようにする．
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