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2020 年度 実施状況報告書

ナノ摩擦力顕微鏡によるポリジアセチレンメカノクロミズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K22324
研究機関東京大学

研究代表者

杉原 加織  東京大学, 生産技術研究所, 講師 (60740800)

研究期間 (年度) 2020-09-11 – 2022-03-31
キーワードメカノクロミックポリマー / 原子間力顕微鏡 / 脂質
研究実績の概要

本研究では、メカノクロミックポリマー、ポリジアセチレンがどの向きに、どの程度の力を加えることでどれだけ発光するのかという「力と発光の定量的ナノスケールでの相関」を、近年自身で開発した「ナノ摩擦力顕微鏡」を導入することで解明する。メカノクロミック素材を理解する上で核となる問いを明らかにすることで、分子レベルでの力を検知するセンサへの応用開発を前進させる意義がある。

初年度の2020年はその第一歩として、ポリジアセチレンの「定量的ナノスケールでの力と発光の相関」をナノ摩擦力顕微鏡で力を加えながら蛍光顕微鏡で発光を観測することで解明した。まずラングミュア・ブロジェットトラフという薄膜作成装置によりモノマーを配列させ、紫外線を当てることによりポリマーをガラスの基盤上に作成した。次にこのポリマーにナノ摩擦力顕微鏡で力を加えながら、発光する様子を蛍光顕微鏡で観測した。かけた力と得られた発光を比較することで、力と発光の相関が得られた。この結果はこのメカノクロミックポリマーを今後力センサとして用いる際に「カリブレーション」の役割を果たす。

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

本研究で提案した実験の6割は終了し論文として発表できている。これは実験が当初想定していたよりスムーズに実行できたこと、解析プログラムを開発したことによりバッチ解析が可能となって進行が速くなったことによる。

今後の研究の推進方策

次年度の2021年は、この結果をさらに発展させ、「力と発光の相関」が力の方向、ポリマーの種類、水素結合の強度(水溶液中測定)にどのように依存するかを明らかにする。一番の難関はナノ摩擦力顕微鏡の水中稼働手法を確立することで全ての実験を水溶液中で行うことである。これはこのメカノクロミックポリマーをバイオセンサとして活用するために必要なステップであり、水中での力と発光の相関を得ることは大きなインパクトがある。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 3件)

  • [国際共同研究] ジュネーブ大学(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      ジュネーブ大学
  • [雑誌論文] Recharging N95 masks using a van de Graaff generator for safe recycling2021

    • 著者名/発表者名
      Sugihara K.
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 17 ページ: 10~15

    • DOI

      10.1039/d0sm02004d

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cooperative Function of LL-37 and HNP1 Protects Mammalian Cell Membranes from Lysis2020

    • 著者名/発表者名
      Drab Ewa、Sugihara Kaori
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 119 ページ: 2440~2450

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2020.10.031

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantitative and Anisotropic Mechanochromism of Polydiacetylene at Nanoscale2020

    • 著者名/発表者名
      Juhasz Levente、Ortuso Roberto D.、Sugihara Kaori
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 21 ページ: 543~549

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.0c04027

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 抗菌ペプチドのダブル・コオペラティブ効果2021

    • 著者名/発表者名
      杉原 加織
    • 学会等名
      第10回日本生物物理学会関東支部会
  • [学会発表] 製薬応用に向けたペプチドー生体膜間相互作用解析手法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      杉原 加織
    • 学会等名
      化学システム工学専攻公開セミナー、東京大学
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノポアを用いた膜電位感受性色素の特性解析2020

    • 著者名/発表者名
      杉原 加織
    • 学会等名
      第81回応用物理学会 秋季学術講演会
  • [学会発表] 強力な抗菌薬 開発に向けた抗菌ペプチド・ コオペラティブ効果の原理解明2020

    • 著者名/発表者名
      杉原 加織
    • 学会等名
      金森財団授賞式
    • 招待講演
  • [学会発表] 人工生体膜の創薬への応用2020

    • 著者名/発表者名
      杉原 加織
    • 学会等名
      セミナー、エーザイ株式会社筑波研究所
    • 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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