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。

生物膜是溶液中自组装脂质分子形成的二维分子组件。这项研究使用激光光使用唯一开发的二维表面变形和控制技术来执行“生物膜操纵”，其中固定在溶液中或大气中的生物膜无接触，拉动并检查了反应。今年，我们开发了一种设备，该设备可以通过激光通过辐射压力将表面变形，并准确测量表面张力和粘度而无需接触，从而测量液膜的表面薄薄地吸附在固体表面上。在对激光器的变形响应中，频率依赖性取决于恢复力是表面张力，即面积力还是粘弹性，即体积力。使用它，我们通过分离和测量粘弹性液体，粘度和剪切弹性的表面能来成功地测量了广泛带上的变形光谱。该原理被积极应用于测量微观液体的水凝胶的表面张力，但由于其内部网络结构而具有宏观的剪切弹性。当前，在LB膜的制造过程中使用了液体表面，例如水，其机械不稳定性也是膜不均匀结构的原因。凝胶表面张力的测量使使用水凝胶表面作为形成这种单层分子薄膜的场所，此外，该公司努力创建具有各种形状的功能性有机分子材料，例如条纹状和点状结构。同时，我们使用局部浓缩电场引起的最大井应力开发了一种表面变形技术，因此可以将非接触式拾音方法应用于吸收材料，并评估涂料材料的物理性能。