Low Mosaicity Crystallization of Proteins by Temporal and Spatial Active-Control of Mass Transfer

通过时空主动控制传质实现蛋白质的低镶嵌度结晶

• 批准号: 21H01257
• 负责人: 小宮 敦樹
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01257/
• 关键词: タンパク質; 物質拡散; 結晶成長; 低モザイシティ; 有孔透過膜

研究2年目の目標は，前年度の研究進捗状況が計画通りであったことから，申請書記載の通りとした．年度前半はタンパク質の結晶成長速度をパラメータとした最適透過膜配置の検討を数値シミュレーションにより行い，種結晶周囲の濃度場が周方向により均一となるような配置を検討した．数値シミュレーション結果より，対流による濃度斑を温度勾配起因対流により抑制できる可能性が示唆され，結晶成長に影響を及ぼさない範囲での温度勾配を種結晶周囲に形成させ濃度斑の低減を図ることとなった．併せて，有孔透過膜の最適配置についても継続検討し，濃度勾配起因対流も併用していくこととなった．以上のように，種結晶周りの濃度場均一化については，当初予定をしていた濃度対流による制御から温度対流を加味した制御に変更したことに伴い，結晶成長セルの設計・製作には本年度至ってはいない．しかしながら，温度場を局所的に制御するという新たなアイディアが創出され，それを具現化するよう研究の方向性を微変更した．これまでは温度制御は1チャネルのみを計画していたが，本年度の数値シミュレーション結果により5セグメントに種結晶周囲を分割させ，独立した温度制御を行うことで濃度斑の低減が図れることが明らかとなったため，年度後半はマルチチャネル温度制御装置の製作を行った．研究室既存のアルゴリズムを有効利用することでシステム開発期間の短縮化を行い，年度内に<0.1Kの制御を有するマルチチャネルの温度制御システムを製作した．また，有孔透過膜のタンパク質分子量依存性についても，実験的な検証を進めてきた．計3種のタンパク質を用いた膜透過量可視化実験を行い，タンパク質分子量と膜仕様の関係を導出した．本研究成果は現在国際雑誌に投稿すべく共同研究者と執筆をしている．また，4件の国際会議において講演を行い，内1件は基調講演として研究成果を世界的に周知した．

The purpose of the study for the second year is to report on the progress of the study in the previous year. In the first half of the year, the crystal growth rate of the seed crystal is different from that of the seed crystal. The results show that the concentration of the solution is related to the flow, the temperature is related to the flow, and the possibility of crystallization is related to the flow. The optimum configuration of porous membrane is discussed in detail. The concentration field uniformity of the crystal cycle is controlled by the concentration field uniformity of the crystal cycle, and the crystal growth is designed and produced in the current year. The temperature field is controlled by a new method. This year's production of temperature control equipment is divided into five parts. The research laboratory has the advantage of shortening the development period of the existing equipment, and has the advantage of controlling the temperature of the equipment within the year. For example, the porous membrane has a molecular weight dependence on the mass of the membrane, and the molecular weight of the membrane is dependent on the mass of the membrane. The relationship between mass molecular weight and membrane properties was derived. The results of this research are now submitted to the International Journal by co-investigators. 4 lectures at international conferences, 1 keynote speech at international conferences, 1 keynote speech at international conferences

项目成果

Dynamic imaging and analysis of transient mass transfer process using pixelated-array masked phase-shifting interferometry

• DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121339
• 发表时间: 2021-08
• 期刊: International Journal of Heat and Mass Transfer
• 影响因子: 5.2
• 作者: Qixian Wu;Lin Chen;A. Komiya

Evaluation of hindered diffusion process affected by the different size of macro-pore membrane

不同大孔膜尺寸对受阻扩散过程影响的评价

• 发表时间: 2022
• 作者: Ruiyao Zhu;Juan F. Torres;Sebastien Livi;Yuki Kanda1 and Atsuki Komiya
• 通讯作者: Yuki Kanda1 and Atsuki Komiya

Measurement of Transient Transport Process of Different Molecules Across Mixed Fiber (CA-CN) Membrane by Pixelated-Array Masked Phase-Shifting Interferometer

• DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2021.110490
• 发表时间: 2021-07
• 期刊: Experimental Thermal and Fluid Science
• 影响因子: 3.2
• 作者: Lin Chen;Qiaoge Zhang;Qixian Wu;Dong-Keun Yang;G. Zeng;Yizhi Zhang;A. Komiya

Australian National University(オーストラリア)

澳大利亚国立大学（澳大利亚）

Control of Protein Mass transfer Using a Membrane with Patterned Pores

使用带图案孔的膜控制蛋白质传质

• 发表时间: 2022
• 作者: Satoshi Wakahara;Katsutoshi Yoshida and Yoshikazu Yamanaka;木村 太郎，井上 智博;Atsuki Komiya
• 通讯作者: Atsuki Komiya