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2022 Fiscal Year Research-status Report

Development of 3D-AFM for visualizing chromosomes by carbon nanotube tip

Research Project

Project/Area Number 22K14603
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

宮澤 佳甫  金沢大学, フロンティア工学系, 助教 (40845525)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2024-03-31
Keywords原子間力顕微鏡 / 探針 / カーボンナノチューブ / 染色体
Outline of Annual Research Achievements

ヒトの染色体の3次元立体構造を可視化する3次元原子間力顕微鏡(3D-AFM)を開発するために、今年度は、カーボンナノチューブ(CNT)を用いたAFM探針の開発に取り組んだ。走査型電子顕微鏡の内部にマニピュレーター装置を実装し、従来の汎用的なAFM探針の先端にCNT探針を接着固定し、電流を流して熱でCNTを切断することで100 nm程度の精度で長さを調整できる機構を開発した。これにより、直径1 nm~30 nm、長さ500 nm~2 umのCNT探針を高い再現性で作製できるようになった。走査型電子顕微鏡では観察できる分解能が限られ、さらに計測中に走査範囲がカーボンで汚染される可能性が高いことから、透過型電子顕微鏡内でのCNT探針作製機構の開発にも取り組んだ。これは来年度も継続して開発を進めるが、今年度は、透過型電子顕微鏡のサンプルホルダーの先端に取り付けできる3軸走査可能な小型チューブピエゾを作製した。動作確認の結果から、XYZそれぞれ最大50 um程度走査可能であることが分かった。また、ピエゾ慣性モーターを用いた粗動駆動機構の開発にも取り組んだ。来年度は、透過型電子顕微鏡内でのCNT探針作製機構を実装し、直径1 nm以下の原子レベルで制御されたCNT探針の作製を実現する。さらに、開発したCNT探針を用いてヒトの染色体の内部構造計測を行い、得られた3次元画像から実際の染色体構造のモデル化に取り組む。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究計画通り、3D-AFMに用いるカーボンナノチューブ探針の開発に成功している。直径1 nm程度までの尖鋭化が実現しており、現在の市販のAFM探針の直径(10 nm程度)よりも大幅に小さな直径の探針を再現性良く作製することが可能となった。

Strategy for Future Research Activity

来年度は、透過型電子顕微鏡内部でのCNT探針作製機構を開発し、直径1 nm以下の原子レベルで制御されたCNT探針の作製に取り組む。また、その探針を用いてヒトの染色体の内部構造計測を行い、得られた3次元画像から実際の染色体構造のモデル化に取り組む。

  • Research Products

    (14 results)

All 2023 2022

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 6 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Identification of a novel type of focal adhesion remodelling via FAK/FRNK replacement, and its contribution to cancer progression2023

    • Author(s)
      Tsujioka Masatsune、Miyazawa Keisuke、Ohmuraya Masaki、Nibe Yoichi、Shirokawa Tetsuya、Hayasaka Haruko、Mizushima Tsunekazu、Fukuma Takeshi、Shimizu Shigeomi
    • Journal Title

      Cell Death & Disease

      Volume: 14 Pages: 256

    • DOI

      10.1038/s41419-023-05774-4

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Highly Stable Triangular Single‐Layer 2D Assemblies: Synthesis and Their Stimuli‐Responsive Elastic and Anisotropic Curling2023

    • Author(s)
      Hao Yajiao、Yu Lin、Miyazawa Keisuke、Zhang Shengrui、Liu Mo、Yu Zhongqi、Liu Jun、Yu Yang、Li Song、Xu Shujue、Fukuma Takeshi、Xiao‐An Zhang Sean、Li Minjie
    • Journal Title

      Angewandte Chemie

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1002/ange.202302365

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Chemical fixation creates nanoscale clusters on the cell surface by aggregating membrane proteins2022

    • Author(s)
      Ichikawa Takehiko、Wang Dong、Miyazawa Keisuke、Miyata Kazuki、Oshima Masanobu、Fukuma Takeshi
    • Journal Title

      Communications Biology

      Volume: 5 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s42003-022-03437-2

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Computed Three-Dimensional Atomic Force Microscopy Images of Biopolymers Using the Jarzynski Equality2022

    • Author(s)
      Sumikama Takashi、Federici Canova Filippo、Gao David Z.、Penedo Marcos、Miyazawa Keisuke、Foster Adam S.、Fukuma Takeshi
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      Volume: 13 Pages: 5365~5371

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.2c01093

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Visualizing Molecular-Scale Adsorption Structures of Anti-freezing Surfactants on Sapphire (0001) Surfaces at Different Concentrations by 3D Scanning Force Microscopy2022

    • Author(s)
      Ikarashi Takahiko、Nakayama Kyosuke、Nakajima Naoki、Miyata Kazuki、Miyazawa Keisuke、Fukuma Takeshi
    • Journal Title

      ACS Applied Materials & Interfaces

      Volume: 14 Pages: 44947~44957

    • DOI

      10.1021/acsami.2c10475

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Molecular insights on the crystalline cellulose-water interfaces via three-dimensional atomic force microscopy2022

    • Author(s)
      Yurtsever Ayhan、Wang Pei-Xi、Priante Fabio、Morais Jaques Ygor、Miyazawa Keisuke、MacLachlan Mark J.、Foster Adam S.、Fukuma Takeshi
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 8 Pages: -

    • DOI

      10.1126/sciadv.abq0160

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of nanoendoscopy-AFM for visualizing intracellular nanostructures of living cells2022

    • Author(s)
      Keisuke Miyazawa
    • Organizer
      IEEE-NEMS2022
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 生きた細胞内部の分子構造動態を可視化するためのIn-cell AFM技術の開発2022

    • Author(s)
      宮澤佳甫、Marcos Penedo Garcia、岡野直子、古庄公寿、市川壮彦、Alam Mohammad Shahidul、 宮田一輝、中村史、福間剛士
    • Organizer
      第22回日本蛋白質科学会年会
    • Invited
  • [Presentation] Intracellular live imaging of organelle structures and mechanical properties by nanoendoscopy using AFM2022

    • Author(s)
      Keisuke Miyazawa, Takeshi Fukuma
    • Organizer
      The 100th Anniversary Annual Meeting of The Physiological Society of Japan
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Development of nanoendoscopy-AFM for visualizing intracellular nanostructures of living cells2022

    • Author(s)
      K. Miyazawa, M. Penedo, N. Okano, H. Furusho, T. Ichikawa, M. S. Alam, K. Miyata, C. Nakamura, T Fukuma
    • Organizer
      The 22nd International Vacuum Congress (IVC-22)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Nanoendoscopy-AFM for Visualizing Intracellular Nanostructures of Living Cells2022

    • Author(s)
      K. Miyazawa, M. Penedo, N. Okano, H. Furusho, T. Ichikawa, M. S. Alam, K. Miyata, C. Nakamura, T Fukuma
    • Organizer
      AVS 68th INTERNATIONAL SYMPOSIUM & EXHIBITION
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Visualizing 3D internal structure of cell nucleus by 3D-AFM2022

    • Author(s)
      R. Kojima, K. Miyazawa, A. M. Shahidul, K. Sivashanmugan, T. Sumikama, R. Omura and T. Fukuma
    • Organizer
      AFM BioMed Conference 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of a Method for Visualizing Nanometer-Scale Three-Dimensional Structures of Chromosomes by Three-Dimensional Atomic Force Microscopy2022

    • Author(s)
      R. Kojima, K. Miyazawa, K. Teramae, T. Sumikama, M. Meguro, K. Imadate, N. Okano, S. Horike, K. Hirahara T. Fukuma
    • Organizer
      AVS 68th INTERNATIONAL SYMPOSIUM & EXHIBITION
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 細胞核内部の3 次元構造を可視化する3D-AFM の開発2022

    • Author(s)
      児島 亮平,宮澤 佳甫,Alam Mohammad Shahidul,Kundan Sivashanmugan,炭竈 享司,太村 理沙,福間 剛士
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会

URL: 

Published: 2023-12-25  

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