多孔性無機粒子の縫い込み型導入による高強度機能性ゲルの創製

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24750213
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 三友 秀之 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (50564952)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: ハイドロゲル / 金ナノ粒子 / 距離制御 / 表面増強ラマン散乱

研究実績の概要

本研究では、ソフト＆ウェットな材料であるハイドロゲルの機能性材料としての利用を広げることを目的とし、材料としての強度の向上および新たな光学機能の賦与を目指して研究を進めてきた。これまでに、強度の向上に対しては、多孔性無機粒子の縫い込み型導入による高強度化について検討を行い、1um程度 もしくはそれ以下の粒子径の多孔性材料を縫い込み型導入すると変形性をほとんど損なうことなく高強度化できることを明らかにした。また、光学機能の付与については、ポリアクリル酸ゲルの表面に基板上で作成した金ナノ粒子集積薄膜を転写することに成功し、このゲルを異なる濃度の塩化ナトリウム水溶液につけることでゲルの膨潤―収縮を制御すると、金ナノ粒子のプラズモン共鳴による吸収スペクトルがシフトすることを確認した。この結果は金ナノ粒子間距離を動的に変化させることに成功したことを意味する。当該年度においては、このハイドロゲルのサイズ変化による金属ナノ構造体のギャップ間距離の制御を利用した生体分子（タンパク質）の検出デバイスへの応用について検討を行った。 その結果、チトクロームC、ヘモグロビンといったヘム有するタンパク質において、ギャップ間距離を動的に制御する（金属ナノギャップを広げた状態でタンパク質を添加し、狭めた状態でラマン散乱の測定を行う）ことで、ギャップ間距離の制御を行わずに測定した場合と比べ１０倍以上強いシグナルを観察することに成功した。本手法は、ラマン散乱による生体分子の検出系への応用のみならず、微細な金属構造体を動的に制御する技術として多岐の分野に応用できると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Enzymatic synthesis of a DNA Triblock copolymer composed of natural and unnatural nucleotides (2015)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Mitomo, Yukie Watanabe, Yasutaka Matsuo, Kenichi Niikura, and Kuniharu Ijiro,
  • 雑誌名: Chem. Asian J. 巻: 10 ページ: 455-460
  • DOI: 10.1002/asia.201403108
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Encapsulation of a gold nanoparticle in a DNA origami container, (2015)
  • 著者名/発表者名: Akinori Kuzuya, Masafumi Kaino, Mirai Hashizume, Kazuki Matsumoto, Takeaki Uehara, Yasutaka Matsuo, Hideyuki Mitomo, Kenichi Niikura, Kuniharu Ijiro and Yuichi Ohya
  • 雑誌名: Polymer J. 巻: 47 ページ: 177-182
  • DOI: 10.1038/pj.2014.128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Janus-Like Gold Nanoparticles with Hydrophilic/Hydrophobic Faces by Surface Ligand Exchange and Their Self-Assemblies in Water (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo Iida, Hitoshi Kawamura, Kenichi Niikura, Takashi Kimura, Shota Sekiguchi, Yasumasa Joti, Yoshitaka Bessho, Hideyuki Mitomo, Yoshinori Nishino, and Kuniharu Ijiro
  • 雑誌名: Langmuir 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1021/la504647z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Amphiphilic Gold Nanoparticles Displaying Flexible Bifurcated Ligands as a Carrier for siRNA Delivery into the Cell Cytosol (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Niikura, Kenya Kobayashi, Chie Takeuchi, Naoki Fujitani, Shuko Takahara, Takafumi Ninomiya, Kyoji Hagiwara, Hideyuki Mitomo, Yoshihiro Ito, Yoshihito Osada, and Kuniharu Ijiro,
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: 6 ページ: 22146-22154
  • DOI: 10.1021/am505577j
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNAミメティクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 三友 秀之、居城 邦治
  • 雑誌名: 日本画像学会誌 巻: 53 ページ: 199-206
• [学会発表] Amphiphilic Gold Nanoparticles: Design of Bifurcated Surface Ligands for siRNA Delivery into the Cell Cytosol (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenya Kobayashi, Hideyuki Mitomo, Chie Takeuchi, Naoki Fujitani, Shuko Takahara, Takafumi Ninomiya, Yoshihiro Ito, Yoshihito Osada, Kenichi Niikura, Kuniharu Ijiro
  • 学会等名: The 15th Ries-Hokudai International symposium
  • 発表場所: シャトレーゼ ガトーキングダム サッポロ（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-12-16 – 2014-12-17
• [学会発表] Preparation of tunable plasmonic device using hydrogels (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Mitomo, Kenta Horie, Yasutaka Matsuo, Kenichi Niikura, Takeharu Tani, Masayuki Naya, Kuniharu Ijiro
  • 学会等名: Asia NANO 2014
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2014-10-27 – 2014-10-29
• [学会発表] DNAブラシを鋳型とした金属パターニング (2014)
  • 著者名/発表者名: 三友 秀之, 鈴木 康修, 中村 聡, 松尾 保孝, 新倉 謙一, 居城邦治
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス（長崎県長崎市）
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] Metal array structures on the stimuli-responsive gel (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Mitomo, Kenta Horie, Naonobu Shimamoto, Yasutaka Matsuo, Kenichi Niikura, and Kuniharu Ijiro,
  • 学会等名: SPIE. optics+photonics
  • 発表場所: San Diego, CA, USA
  • 年月日: 2014-08-17 – 2014-08-21
  • 招待講演
• [学会発表] ３次元金属パターニングに向けたDNAブラシの作製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三友 秀之, 鈴木 康修,中村 聡, 松尾 保孝, 新倉 謙一, 居城 邦治
  • 学会等名: 第24回バイオ・高分子シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都目黒区）
  • 年月日: 2014-07-24 – 2014-07-25
• [図書] 生物模倣技術と新材料・新製品開発への応用 （分担）第7章 第１節「生物の持つ発色メカニズムとその応用展開」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三友 秀之、居城 邦治
  • 総ページ数: 702 (405-412)
  • 出版者: 技術情報協会
• [備考] 北海道大学 電子科学研究所 生体分子デバイス研究分野
  • URL: http://chem.es.hokudai.ac.jp