集光レーザービームの光圧によるタンパク質の結晶化メカニズムと結晶配列制御の研究

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18106002
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学 (2008-2010); (財)濱野生命科学研究財団 (2007); 大阪大学 (2006)
• 研究代表者: 増原 宏 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 特任教授 (60029551)
• 研究分担者: 吉川 裕之 大阪大学, 大学院・工学研究科精密科学・応用物理学専攻, 助教 (00314378) ; 杉山 輝樹 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 特任准教授 (80397687)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2010
• キーワード: 光圧 / 連続発振レーザー / 結晶化 / タンパク質 / 偏光

研究概要

本研究では、光圧研究の対象を従来のコロイド系からより小さな有機化合物の単一分子・クラスター系へと拡大し研究を進めてきた。その結果、世界で初めて光圧によるアミノ酸の結晶化に成功し、さらには結晶成長、結晶相、相分離を時空間的に制御できることを実験実証した。また、超分子タンパク質の結晶化並びに二次元ディスク形成にも成功し、これらすべての現象が気液界面と光圧とを効果的に統合した場合に誘起されたことから、界面の特性が種々現象の本質であるという重要な知見を得ることに成功した。本研究結果により、全く新しい光圧化学の研究分野が開かれるであろう。

研究成果

• [雑誌論文] Laser-induced crystallization and crystal growth (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Sugiyama, H.Masuhara
  • 雑誌名: Chemistry-An Asian Journal in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laser trapping assembling dynamics of molecules and proteins at surface and interface (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Masuhara, T.Sugiyama, T.Rungsimanon, K.Yuyama, A.Miura, J.-R.Tu
  • 雑誌名: Pure and Applied Chemistry Vol.83, No.4 ページ: 869-883
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization in unsaturated glycine/D_2O solution achieved by irradiating a focused continuous wave near infrared laser (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Rungsimanon, K.Yuyama, T.Sugiyama, H.Masuhara
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design Vol.10, No.11 ページ: 4686-4688
  • 査読あり
• [雑誌論文] Millimeter-scale dense liquid droplet formation and crystallization in glycine solution induced by photon pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Yuyama, T.Sugiyama, H.Masuhara
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry Letters Vol.1, No.9 ページ: 1321-1325
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of crystal polymorph of glycine by photon pressure of a focused continuous wave near-infrared laser beam (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Rungsimanon, K.Yuyama, T.Sugiyama, H.Masuhara, 他2名
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry Letters Vol.1, No.3 ページ: 599-603
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal growth of glycine controlled by a focused CW near-infrared laser beam (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Sugiyama, T.Adachi, H.Masuhara
  • 雑誌名: Chemistry Letters Vol.38, No.5 ページ: 482-483
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization of glycine by photon pressure of a focused CW laser beam (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Sugiyama, T.Adachi, H.Masuhara
  • 雑誌名: Chemistry Letters Vol.36, No.12 ページ: 1480-1481
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laser induced self-assembly of pseudoisocyanine J-aggregates (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, H.Yoshikawa, H.Masuhara
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C Vol.111, No.50 ページ: 18457-18460
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laser microfixation of highly ordered J aggregates on a glass substrate (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, H.Yoshikawa, T.Asahi, H.Masuhara
  • 雑誌名: Applied Physics Letter Vol.91, No.4 ページ: 041102_1-041102_3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of optical trapping and liquid surface deformation on the laser microdeposition of a polymer assembly in solution (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Nabetani, H.Yoshikawa, A.C.Grimsdale, K.Muellen, H.Masuhara
  • 雑誌名: Langmuir Vol.23, No.12 ページ: 6725-6729
  • 査読あり
• [学会発表] Laser is Opening a New Horizon in Molecular Crystallization Studies (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Masuhara, T.Sugiyama
  • 学会等名: Third Asia Pacific Symposium on Radiation Chemistry (APSRC 2010) and DAE-BRNS Tenth Biennial Trombay Symposium on Radiation & Photochemistry
  • 発表場所: Lonavala, India.
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] Laser Trapping Crystallization Dynamics at Surface and Interface : Glycine and Nanoparticle Solutions (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Masuhara, T.Sugiyama, T.Rungsimanon, K.Yuyama, T.Uwada, A.Miura
  • 学会等名: XXIII IUPAC Symposium on Photochemistry
  • 発表場所: Ferrara, Italy.
  • 年月日: 2010-07-14
• [学会発表] Spectroscopic and Imaging Study on Laser Trapping Dynamics and Crystallization of Amino Acids and Proteins in Solution (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Masuhara, T.Sugiyama, K.Yuyama, T.Rungsimanon, T.Uwada, A.Miura
  • 学会等名: International Conference on Organic Nonlinear Optics
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2009-09-24
• [学会発表] Crystallization and Crystal Growth of Amino Acids in Solution by Photon Pressure of a Focused CW Near Infrared Laser Beam (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Masuhara, T.Sugiyama, K.Yuyama, T.Rungsimanon
  • 学会等名: ICP2009 ; XXIV International Conference on Photochemistry
  • 発表場所: Toledo, Spain
  • 年月日: 2009-07-21
• [学会発表] Novel Phenomena of Crystallization and Crystal Growth by Photon Pressure of a Focused CW Laser Beam (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Masuhara, T.Sugiyama, K.Yuyama, T.Rungsimanon
  • 学会等名: 237th ACS National Meeting
  • 発表場所: Salt Lake City, USA
  • 年月日: 2009-03-25
• [学会発表] Crystallization and Crystal Growth of Glycine by Laser Trapping (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Sugiyama, H.Masuhara
  • 学会等名: The 5th Asian Photochemistry Conference
  • 発表場所: Peking, P.R.China
  • 年月日: 2008-11-04
• [学会発表] Molecular Assembling and Crystallization in Solution by Photon Pressure of a Focused CW Laser Beam (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Masuhara, T.Sugiyama, H.Yoshikawa, Y.Nabetani, T.Adachi
  • 学会等名: SPIE Optics+Photonics, San Diego Convention Center
  • 発表場所: San Diego, California, USA
  • 年月日: 2008-08-11
• [学会発表] A new crystallization phenomenon induced by photon pressure of a focused CW laser beam (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Sugiyama, T.Adachi, H.Masuhara
  • 学会等名: The 4th Asian Conference on Crystal Growth and Crystal Technology (CGCT-4)
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2008-05-23
• [図書] Nano Biophotonics(Chapter 15) (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Masuhara, Y.Hosokawa, H.Y.Yoshikawa, K.Nakamura, Y.Sora, Y.Mori, Y.Jiang, I.Oh, T.Kaji, H.Mori, Y.Hiraki, A.Yamaguchi, T.Asahi
  • 総ページ数: 275-288
  • 出版者: Elsevier
• [図書] 化学の驚異 (2006)
  • 著者名/発表者名: 増原宏、伊都将司(編著)
  • 出版者: 講談社
• [図書] レーザープロセシング応用便覧 (2006)
  • 著者名/発表者名: 増原宏(編著)
  • 総ページ数: 549-553
  • 出版者: (有)エヌジーティー
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://mswebs.naist.jp/LABs/masuhara/index.html
• [産業財産権] 結晶生成方法および結晶成長制御方法 (2007)
  • 発明者名: 杉山輝樹、増原宏
  • 権利者名: 杉山輝樹
  • 産業財産権番号: 特許,特願2007-268993
  • 出願年月日: 2007-10-16