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レーザーによる生体膜のマイクロ・マニピュレーション

使用激光对生物膜进行显微操作

基本信息

批准号：
14655004
负责人：
高木堅志郎
金额：
$ 2.11万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

生体膜は脂質分子が溶液中で自己組織化的に会合して形成する2次元分子集合体である。本研究は、独自に開発されたレーザー光による2次元面の変形・制御技術を利用して、溶液や大気中に保持された生体膜を非接触につまみ、引っ張り、その応答を調べるという「生体膜マニピュレーション」を行う。本年度は固体表面上に薄く吸着した液体膜について、その表面をレーザーによる放射圧で変形し、表面張力と粘性を非接触で精度よく測定する装置の開発を行った。レーザーに対する変形応答では、復元力が面積力である表面張力であるか、体積力である粘弾性であるかによってその周波数依存性が異なる。これを利用して広い周波数帯域に対する変形スペクトルを測定することにより、粘弾性液体の表面エネルギーと粘性及びずり弾性を分離して測定することに成功した。この原理を積極的に応用し、ミクロには液体でありながら内部のネットワーク構造により巨視的なずり弾性を有するハイドロゲルの表面張力測定を行った。現在例えばLB膜の作製過程には水などの液体表面が用いられているが、その力学的な不安定性が膜の不均一構造の原因ともなっている。ゲルの表面張力測定によって、この分子単層薄膜の形成の場としてハイドロゲル表面を用いることが可能となり、さらにストライプ状やドット構造など様々な形状を有する機能性有機分子材料の創生に取り組んだ。同時に、光を吸収する物質群についても非接触ピックアップ法を応用できるように、局所集中した電場によるマックスウエル応力を用いた表面変形技術を開発し、塗装材料の物性評価を行った。

The lipid molecules in the membrane organize themselves into two-dimensional molecular aggregates. In this study, we independently developed a new technology for the formation and control of two-dimensional surfaces, such as the use of light, the maintenance of biofilms in solutions, the non-contact detection of biofilms, the induction of tension, and the modulation of biofilms. This year, the development of a device for the measurement of thin, liquid films on solid surfaces, radiation pressure, surface tension, viscosity, and non-contact accuracy has been carried out. The surface tension of the complex force is different from the viscosity of the complex force. The determination of the viscosity and viscosity of the viscous liquid in the frequency domain was successful. This principle is used to measure the surface tension of liquid, internal structure and visual properties. For example, the process of making LB films is related to the use of water and liquid surfaces, the mechanical instability, and the cause of the inhomogeneous structure of the films. The field of formation of molecular monolayer films for surface tension measurement is possible, and the formation of functional organic molecular materials is possible. At the same time, the non-contact method for the absorption of light and the concentration of electric field are used to develop the surface modification technology and to evaluate the physical properties of coating materials.