| 研究課題/領域番号 |
21000007
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| 研究種目 |
特別推進研究
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
北森 武彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60214821)
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| 研究分担者 |
馬渡 和真 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (60415974)
杉井 康彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 特任准教授 (90345108)
田中 陽 独立行政法人理化学研究所, 生命システム研究センター, ユニットリーダー (40532271)
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| キーワード | マイクロ・ナノデバイス / 流体 / 流体工学 / ナノバイオ / ナノ材料 |
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| 研究概要 |
本研究は、単一分子から連続体への遷移領域である拡張ナノ空間(10-1000nm)の研究ツールを開発し、同領域で初めて出現する事象を物理化学と流体の両面から明らかにして「拡張ナノ空間流体工学」を創成することを目的としている。平成22年度は、基盤技術については流体制御法および計測法を確立し、これらを用いて基礎的な物理化学特性を解明しつつ、細胞機能の研究への展開を図った。流体抵抗が飛躍的に増大する拡張ナノ空間の流体制御法として、最大40気圧の圧力印加および10msオーダでの切り替えが可能な高圧・高速応答ナノ流体制御システムを開発した。これによりaL-fL(10^<-18>L～10^<-15>L)の超微量試料の送液が実現した。また、当研究グループで独自に確立してきた非蛍光分子検出法を基に微分干渉熱レンズ顕微鏡法を開発し、拡張ナノ流路での非蛍光390分子の定量を初めて達成した。更に、蛍光分子の誘導放出を用いた超解像顕微鏡法を応用した計測法を開発し、拡張ナノ空間のプロトン濃度分布を捉えることに初めて成功した。これらの基盤技術は、拡張ナノ空間の高度な基礎研究を可能とし、従来の理論アプローチでなく実験的に物性の時空間挙動を把握可能になったことを意味している。一方、基礎科学の研究については、溶液構造とプロトン由来の物性(プロトン濃度、導電率、表面解離)を包括的に研究し、これにより拡張ナノ空間で水分子が緩やかに配向して特異な溶液構造が発現し、特に壁の近傍でプロトン伝導や表面解離が促進されている可能性が示唆された。一方、生体機能で重要な役割をもつ細胞間構造のin vitroのツールとして、拡張ナノ流路への脂質二重膜修飾法を創成した。これによりサイズや溶液組成を制御した疑似細胞間構造を構築することが初めて可能となり、細胞間シグナル伝達をはじめとする重要な生体現象の解明に繋がると期待される。
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