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本研究は、DNAナノテクノロジーを利用したナノサイズの剛体折り紙で人工機械受容チャネルを開発し、これを界面膜中で力学的に開閉させ、界面膜の力学的特性との相関解明を目的とした。具体的には、機械受容能を有する剛体折り紙ナノチャネルの開発および気水界面膜中における剛体折り紙チャネルの力学的変形の確認、そして表面圧、印加可能エネルギー、膜の硬さ変化などの界面膜の力学的特性と剛体折り紙チャネルの力学的変形との相関解明を試みた。
研究期間中には、まず力学的に変形可能な機械受容性を有するナノチャネルをDNAオリガミ手法により作製した。このナノチャネルは、DNAの二重らせんを束ねた剛直な板を、柔軟な1本鎖DNAで連結した剛体折り紙構造をもち、四角形ねじり折りの蓋と中空の四角柱構造体の2つのパーツで構成される。透過電子顕微鏡観察により、各々設計通りの構造体が形成されていることが確認された。次に、ナノチャネルを気水界面に局在させるために、ナノチャネルの一部を疎水化し、作製した油中水滴エマルションの蛍光像観察から、ナノチャネルの気水界面に集積させるための導入疎水基の本数を最適化した。そして、ナノチャネルの作製に用いた緩衝溶液を水相として、マトリクスである脂質分子、一部疎水化したナノチャネルを気水界面に展開すると単分子膜を形成し、その圧縮によってナノチャネルが閉じていくことが原子間力顕微鏡から観察された。
この結果は、DNAの二重らせんの剛直性と1本鎖の柔軟性を活用することによって、マクロスケールの折り紙のような山折りと谷折りの設計および折り線に沿った力学的な開閉操作が、ナノスケールの構造体でも実現可能であることを示している。
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