金属カチオンによって誘起されるDNAの液晶ゲル化についての研究

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申請者らは、DNAの高濃度水溶液を高濃度の多価金属カチオン水溶液中に透析すると、異方的な構造を持つゲル"液晶ゲル"が自己組織化的に形成されることを見出した。コバルトイオンなどの遷移金属カチオン水溶液ヂへの透析によって調製されたDNA液晶ゲルの複屈折とヤング率のDNA水溶液の仕込みのpHとの関係について調べた結果、DNA液晶ゲルを調製するためには、DNAをpHが8.5以上の塩基性緩衝液に溶解する必要があることが明らかとなった。一方、液晶ゲル形成過程における、内部ゾル層のpHの時間変化について測定した結果、透析時間の経過とともに内部ゾル層のpHが低下して行き、液晶ゲル層の成長過程の初期過程から後期過程へとクロスオーバーする時間と、内部ゾル層のpHが液晶ゲル化に必要なpHを下回る時間がほぼ一致することがわかった。この結果から、DNA水溶液の液晶ゲル形成過程は、金属カチオンの拡散が律速となる初期過程と、DNA分子と金属カチオンの相互作用の変化が支配的になる後期過程で表されることが明らかになった。DNA液晶ゲルの小角光散乱測定と小角X線散乱測定の結果、DNA液晶ゲルの構造の異方性が、幅広い散乱ベクトルの範囲において保たれていることが明らかになった。DNA液晶ゲルフィルムにアクリジンオレンジなどのインターカレーターが吸着すると、複屈折がの絶対値と空間分布が変化することが実験によって明らかとなり、この特性を利用することによって、発がん物質の検知を行うことが可能な吸着材料への応用の可能性が示唆された。アテロコラーゲンの酸性水溶液をpH7.0以上の緩衝液中に滴下すると液晶構造を持つ微粒子状の液晶ゲルが形成されることを明らかにした。アテロコラーゲンは繊維芽細胞などの動物細胞との細胞接着性に優れており、アテロコラーゲン液晶ゲルは、動物細胞の異方的な構造を持つ細胞足場として利用することが出来る。