| 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．研究二年目はスマートメンブレンの諸条件を変えたタンパク質物質拡散実験を行った．特に海外研究協力者と綿密な議論を行い，複数種のスマートメンブレンを提供してもらい，物質拡散現象可視化実験およびメンブレン近傍の物質流束測定を行った．また，メンブレン壁における濡れの影響についても並行して評価を行った．
スマートメンブレンの提供については，物質材料工学専攻の海外研究協力者と高頻度に会議を行い，昨年度仕様決定した代表孔径とその許容孔径分布を満たしているスマートメンブレン，および隔壁の材質の違いによる電荷チャージ量の異なる仕様のメンブレンの提供を受けた．本年度はこれらのメンブレンのうち，
孔径の代表経が100～460マイクロメートルの範囲のメンブレンを用いて実験を行った．メンブレンの厚さは0.5mmで一定とした．また，これらのスマートメンブレンの他に代表孔径が5～10マイクロメートルのミリポア膜も用いて実験を行った．これらの実験結果を比較することで，孔径サイズが物質拡散に及ぼす影響について評価した．年度末までこれらの実験を繰り返し行い，確度の高いデータを取得した．
さらに本年度は結晶成長に関する数値シミュレーションのコード開発も行った．これは研究計画には挙げていないものであるが，次年度の結晶成長実験を見据えてどの程度の物質流束の空間分布を与えることで，自然対流の生じにくい結晶成長場が形成できるかの検討を行った．シミュレーションコードの開発は二次元モデルで進め，物質流束のおおよその値を導出した．これらの値を用いて，次年度以降に三次元計算を進めていくことなった．
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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ことができる．本年度は目標として「空間を制御したhindered diffusion下でのタンパク質物質拡散実験を行い，膜の応答評価法を確立する」を掲げ，サブテーマとして「空間条件を変化させたタンパク質物質拡散実験の実施」「マルチレイヤー膜でのタンパク質物質拡散実験の実施」および「膜内物質透過量および膜の応答評価法の確立」の実施を計画した．このうち，マルチレイヤー膜での実験以外は当初予定していた内容まで到達できたといえる．マルチレイヤー膜の実験においては実施することを延期し，それに代わって結晶成長に関する数値シミュレーションのコード開発を行った．これは，当初マルチレイヤー膜における物質流束制御がタンパク質高品位結晶化の実現に重要であると計画していたが，単体膜においても十分に制御が可能であることが本年度の実験結果からわかり，その制御範囲を早期に明らかにすべく，シミュレーションコードの開発を行った．目標として掲げたhindered diffusion下でのタンパク質拡散実験の実施は，海外研究協力者との綿密な議論により多くのメンブレンの提供を受け，複数の条件下での実験を十分に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，マルチレイヤーでの実験計画を変更したが，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，次年度以降も研究計画は大きな変更をせず，研究計画書に沿って推進していく．
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