| 研究課題/領域番号 |
19K22103
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
田川 美穂 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (40512330)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| キーワード | DNA / ナノ粒子 / 多孔構造 / X線小角散乱 / コロイド結晶 |
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| 研究実績の概要 |
研究の進め方としては、申請時の予定通り進めた課題と変更が生じた課題があるが、着実に研究を進展させることができた。
DNA修飾ナノ粒子結晶のデザインに関しては、空孔サイズの大きい所謂スカスカなDNA修飾ナノ粒子結晶の高品質成長に取り組んだ。効率よくゲスト分子の取り込みを行うためには、粒径の揃った単結晶に成長させることが理想的であるが、スカスカな結晶になる程結晶性の良い単結晶を作製することが難しい。結晶化条件を最適化することで、スカスカなDNA修飾ナノ粒子結晶の高品質化に取り組んだ。
DNA修飾ナノ粒子結晶にゲスト分子を取り込む課題は、透過型電子顕微鏡（TEM）、及び超解像顕微鏡により、DNA修飾ナノ粒子結晶の像と同領域にゲスト分子が確認された。DNA修飾ナノ粒子結晶が水溶性の結晶スポンジとして機能することを示唆しているといえる。
ゲスト分子の取り込み過程には、当初予想していた以上に様々な物理があり、学術的に深く考察する必要があることがわかってきた。今年度は、ゲスト分子取り込み前に行うDNA修飾ナノ粒子結晶の乾燥・収縮過程に関する研究を深めた。乾燥（脱水）してもDNA修飾ナノ粒子結晶の対称性を維持できる条件に関しては、空孔の小さな結晶においては解明されつつあるが、空孔の大きいスカスカな結晶に関しては、今後も引き続き取り組む予定である。
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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
本研究は、申請書記載の実験計画通りに進展した部分と、進め方に変更が生じながらも予期せぬ成果が得られた部分がある。DNA修飾ナノ粒子結晶にゲスト分子を取り込む課題は、予定通り進んでいる。同時に、ゲスト分子の取り込み過程には、当初予想していた以上に様々な課題があり、学術的に深く考察する必要性があることがわかってきた。今年度は、ゲスト分子取り込み前に行うDNA修飾ナノ粒子結晶の乾燥過程に関する研究を深め、良い成果が得られた。よって、おおむね順調に進展している、と言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
DNA修飾ナノ粒子結晶へのゲスト分子取り込み及び空孔への配置に関しては、研究が進展するにつれ、追及すべき課題が多くあることがわかってきた。DNA修飾ナノ粒子結晶デザインと空孔の大きさ、結晶対称性とゲスト分子取り込み効率、DNA修飾ナノ粒子結晶及びゲスト分子のチャージと取り込み効率との関係、静電相互作用によりゲスト分子を取り込むためのDNA修飾ナノ粒子結晶内部のチャージコントロール等が重要項目である。
2020年度は、①DNA修飾ナノ粒子結晶デザインの改良とゲスト分子取り込み効率の向上、②乾燥を伴わないゲスト分子の取り込み方法の模索（塩濃度変化による結晶収縮・膨張、及び結晶内部のチャージコントロール）、を優先的に進める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2019年度年内に、COVID-19流行が日本にも及ぶことが予想され、2020年度春のSPring-8実験がキャンセルされる可能性が濃厚となった。よって、SPring-8実験用のサンプル作製に使用するナノ粒子とDNA合成（ラージスケール）を延期し、ラボ内顕微鏡実験用のサンプル量に限って発注したため、その分の予算が未使用となった。実際に2020年度春のSPring-8実験は、延期された。
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