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2011 年度 実績報告書

DNA-金ナノ粒子・ハイブリッドによる高機能ナノ組織体の構築

公募研究

研究領域融合マテリアル:分子制御による材料創成と機能開拓
研究課題/領域番号 23107531
研究機関関西大学

研究代表者

大矢 裕一  関西大学, 化学生命工学部, 教授 (10213886)

キーワードDNA / 金ナノ粒子 / ナノテクノロジー / 自己組織化 / ナノ配線
研究概要

我々は,アルカンチオールで被覆したAuNPの両極部分に選択的にオリゴDNAを結合させる方法を開発し,互いに相補的な配列を有する二種類のAuNPZDNA結合体の自己組織化を利用して,AuNPの一次元配列化に成功した。本研究では,この技術を利用して,新しい機能・特性を発現する金ナノ粒子DNA融合マテリアルを構築することを目的とし,本年度は以下のように研究を行った。本研究で開発した手法は,特異な性質を示す新しい有機(生体分子,DNA)-無機(金属,AuNP)が融合したナノテクノロジー材料を構築する方法として次世代ナノテクノロジーの要素技術として非常に有用である。
1.ダブルクロスオーバー(DX)型テンプレートに沿った金ナノ粒子の配列化:既報に従い,AuNP/DNA結合体を調製した。DX構造二列の間にAuNPが配列する構造を取るように設計したDNAと混合して,梯子状に多数のAuNPを一次元的に配列することに成功した。
2.4wayジャンクション形成DNAによる金ナノ粒子アレイの構築:DNAはその配列により,4way junction構造(ホリデイ構造)を構築できる。このような配列を持つAuNP/DNA結合体を調製し,それらを混合することによりAuNPが二次元平面上で正方格子状に配列したAuNPアレイを構築することに成功した。
3.AuNP/DNA結合体およびその組織体の収率向上に関する検討:1,2のように金ナノ粒子の直線的および二次元的配列化には成功したが,その組織体のサイズ(連鎖の長さ)や収率は期待したほどは高くなかった。このため,電気泳動や密度勾配遠心法を用いてAuNP/DNA結合体を精製し,組織体構築の効率・収率を高める検討を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

ダブルクロスオーバー(DX)構造を用いたAuNPの一次元配列化およびホリデイ構造を用いた正方格子状AuNPアレイの構築には予定通り成功した。しかしながら,AuNP/DNA結合体の収率が想定していたよりも低いため,形成される組織体のサイズ(連鎖の長さ)や収率は期待したほどは高くなかった。このため,予定を変更して収率向上のための方法論の検討に時間を費やしたため,金ナノ粒子を接触させて導電性を獲得するという当初の計画は達成されていない。

今後の研究の推進方策

成果のところで記述したように,AuNP/DNA結合体の収率を向上が問題点として挙げられる。これについては,電気泳動や密度勾配遠心法を用いてAuNP/DNA結合体を精製すること,およびアルカンチオールの組成を検討し,AuNP/DNA結合体の収率を向上することによって一定のめどは立ったので,今後は計画通りに研究を進めることができると考えられる。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (23件)

  • [雑誌論文] Formation of 1D and 2D Gold Nanoparticle Arrays by Divalent DNA-Gold Nanoparticle Conjugates2012

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Ohya
    • 雑誌名

      Small

      巻: 8 ページ: 2335-2340

    • DOI

      10.1002/smll.201200092

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanomechanical DNA Origami Device as Versatile Molecular Sensors2012

    • 著者名/発表者名
      Akinori Kuzuya
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE NEMS 2012

      ページ: 405-408

  • [雑誌論文] DNA Nanostructures as Scaffolds for Metal Nanoparticles

    • 著者名/発表者名
      Akinori Kuzuya
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: (印刷中)

    • 査読あり
  • [学会発表] 可動式DNA origami構造体のpHセンサーへの応用2012

    • 著者名/発表者名
      山中優誠
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県)
    • 年月日
      2012-03-28
  • [学会発表] 4つの駆動点を有する新規な可動式DNA origami構造体の構築2012

    • 著者名/発表者名
      南田信哉
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県)
    • 年月日
      2012-03-28
  • [学会発表] DNAナノ構造体で機能する新規ケミカルライゲーション法の開発2012

    • 著者名/発表者名
      北脇悠介
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県)
    • 年月日
      2012-03-27
  • [学会発表] Construction of 1D Gold Nanoparticle Array Using DNA2012

    • 著者名/発表者名
      Mirai Hashizume
    • 学会等名
      Softinterface Mini-Symposium on Biomaterials Science in Tsukuba (SIMS2012)
    • 発表場所
      University of Tsukuba (Ibaraki, Japan)
    • 年月日
      2012-03-18
  • [学会発表] Nanomechanical DNA Origami Devices as Versatile Molecular Sensors2012

    • 著者名/発表者名
      Akinori Kuzuya
    • 学会等名
      7^<th> Annual IEEE International Conference Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (IEEE-NEMS 2012)
    • 発表場所
      Kyoto University (Kyoto, Japan)
    • 年月日
      2012-03-07
  • [学会発表] アロステリック制御によりナノメカニカルDNAオリガミデバイスのゲスト結合能は増大する2011

    • 著者名/発表者名
      葛谷明紀
    • 学会等名
      第14回生命化学研究会
    • 発表場所
      ラフォーレ南紀白浜(和歌山県)
    • 年月日
      2011-12-02
  • [学会発表] Construction of AuNP Arrays Using Divalent DNA/AuNP Conjugates2011

    • 著者名/発表者名
      Mirai Hashizume
    • 学会等名
      The 1^<st> International Symposium on Fusion Materials
    • 発表場所
      Toba Hotel International (Mie, Japan)
    • 年月日
      2011-11-16
  • [学会発表] Nanomechanical DNA Origami Devices as Single-Molecule Beacons2011

    • 著者名/発表者名
      Akinori Kuzuya
    • 学会等名
      The 38th International Symposium on Nucleic Acid Chemistry (ISNAC2011)
    • 発表場所
      Hokkaido University (Hokkaido, Japan)
    • 年月日
      2011-11-09
  • [学会発表] Synthesis of DNA Oligo-Catenanes by Template Assisted Catenation2011

    • 著者名/発表者名
      Masami Hamano
    • 学会等名
      The 38th International Symposium on Nucleic Acid Chemistry (ISNAC2011)
    • 発表場所
      Hokkaido University (Hokkaido, Japan)
    • 年月日
      2011-11-09
  • [学会発表] 2価型DNA-金ナノ粒子ハイブリッドを利用したナノ組織構造形成2011

    • 著者名/発表者名
      大矢裕一
    • 学会等名
      第60回高分子討論会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県)
    • 年月日
      2011-09-29
  • [学会発表] DNA自己組織化を利用したオリゴカテナンの合成2011

    • 著者名/発表者名
      濱野栄美
    • 学会等名
      第60回高分子討論会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県)
    • 年月日
      2011-09-29
  • [学会発表] DNAのモチーフ構造を利用した金ナノ粒子の直線的配列化2011

    • 著者名/発表者名
      橋爪未来
    • 学会等名
      第5回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城)
    • 年月日
      2011-09-14
  • [学会発表] ナノメカニカルDNAオリガミデバイスのアロステリック構造制御による高感度単分子検出2011

    • 著者名/発表者名
      葛谷明紀
    • 学会等名
      第5回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城)
    • 年月日
      2011-09-12
  • [学会発表] Enzymatic Synthesis of DNA Oligo-Catenanes by Template Assisted Strategy2011

    • 著者名/発表者名
      Masami Hamano
    • 学会等名
      6<th> International Symposium In Science and Technology at Kansai University 2011
    • 発表場所
      Kansai University (OSAKA)
    • 年月日
      2011-08-26
  • [学会発表] Nanomechanical DNA Origami Devices for the Visual Detection of Various Chemical Targets in Single-Molecule Manner2011

    • 著者名/発表者名
      Akinori Kuzuya
    • 学会等名
      6^<th> International Symposium In Science and Technology at Kansai University 2011
    • 発表場所
      Kansai University (OSAKA)
    • 年月日
      2011-08-25
  • [学会発表] DNAを用いた金ナノ粒子アレイの構築2011

    • 著者名/発表者名
      大矢裕一
    • 学会等名
      第21回バイオ・高分子シンポジウム
    • 発表場所
      関西大学(大阪府)
    • 年月日
      2011-07-26
  • [学会発表] モチーフ構造を利用したDNA二重鎖に沿った金ナノ粒子の配列化2011

    • 著者名/発表者名
      橋爪未来
    • 学会等名
      第21回バイオ・高分子シンポジウム
    • 発表場所
      関西大学(大阪府)
    • 年月日
      2011-07-25
  • [学会発表] テンプレート支援法によるDNAオリゴカテナンの酵素合成2011

    • 著者名/発表者名
      浜野栄美
    • 学会等名
      第21回バイオ・高分子シンポジウム
    • 発表場所
      関西大学(大阪府)
    • 年月日
      2011-07-25
  • [学会発表] Construction of Gold Nanoparticle Array Using DNAs2011

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Ohya
    • 学会等名
      6th International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry
    • 発表場所
      University of Sussex (Brighton, UK)
    • 年月日
      2011-07-04
  • [学会発表] Construction of DNA Self-Organization Toward Molecular Electronics2011

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Ohya
    • 学会等名
      Collaborative Conference on 3D & Materials Research
    • 発表場所
      Ramada Plaza Jeju Hotel (Jeju, South Korea)(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-30
  • [学会発表] DNA-金ナノ粒子・ハイブリッドによる高機能ナノ組織体の構築2011

    • 著者名/発表者名
      大矢裕一
    • 学会等名
      融合マテリアル平成23年第1回合同班会議
    • 発表場所
      福岡ガーデンパレス(福岡県)
    • 年月日
      2011-06-18
  • [学会発表] 本数を制御してDNAを結合した金ナノ粒子を用いた金ナノ粒子連鎖の配列および経常制御2011

    • 著者名/発表者名
      玉置拓也
    • 学会等名
      第90回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      大阪国際会議場(大阪府)
    • 年月日
      2011-05-26
  • [学会発表] ナノ配線としての応用を目指したDNAの自己組織化による金ナノ粒子配列化2011

    • 著者名/発表者名
      橋爪未来
    • 学会等名
      第60回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      大阪国際会議場(大阪府)
    • 年月日
      2011-05-26

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公開日: 2013-06-26  

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