二次元超配列金属ナノゲートによる脂質二分子膜展開挙動制御

使用二维超阵列金属纳米门控制脂质双层膜展开行为

• 批准号: 18750001
• 负责人: 並河 英紀
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18750001/
• 关键词: 脂質二分子膜; 自発展開; 分子フィルター; 単-分子追跡; 全反射倒立顕微鏡; 平均二乗変位; 金属微小構造体; 同位体分離; DLVO理論; 分子分別; ナノギャップ; 電子線リソグラフィー

親水性固体基板上を自発展開する脂質二分子膜に関して、自発展開駆動エネルギーを決定する要因が三つの膜一基板間相互作用(van der Waals/二重層力/水和力)あることを実験・理論計算の両面から明確化した。NaCl水溶液に関して、その濃度による相互作用変調の効果を検討した結果、濃度の増加に伴い展開速度が増加する事が明らかとなった。これは負に帯電した脂質膜と同じく負に帯電した基板との間に働く平面間相互作用が電解質濃度により変化したためと結論付けられた。本結果の定量的な妥当性は拡張DLVO理論により確認された。本機構の確認実験として、正に帯電したDOTAP二分子膜系の自発展開に対する電解質濃度依存性の実験も行なった。負に帯電した二分子膜とは逆に、電解質濃度の増加に伴い展開速度は減少した。これは本研究にて提案された平面間相互作用と自発展開ダイナミクスとの相関性を支持するものである。次いで、金属微小構造体基板上を自発展開する二分子膜内における分子拡散性に関して、単一分子直接観察を行なった。平均二乗変位などの統計的解析の結果、構造体の配置パターンに応じて分子拡散性が変調される事があきらかとなった。最後に、金属微小構造体による分子拡散性変調に基づいた膜内での分子フィルタリング現象を発現させる事に成功した。中でも、NBD色素で標識された二つの脂質同位体を異なるフィルタ効率で分離できた事は、本システムの高い分子認識能を示すものであり、今後の微小場分子操作システムにおける新規方法論の提唱がなされたものと考えられる。

The relationship between the self-developed lipid bilayer film and the self-developed lipid bilayer film on the hydrophilic solid substrate is determined by the interaction between the film and the substrate (van der Waals/double layer force/water sum force). The interaction effect of NaCl aqueous solution on the concentration of the solution is discussed. The results show that the concentration of the solution increases with the development speed. The negative electricity of the lipid membrane and the interaction between the two planes The quantitative validity of these results is confirmed by the extended DLVO theory. This paper confirms the electrolyte concentration dependence of DOTAP two-molecular film system in the process of self-development. The negative charge of the two-molecular film is reversed, and the electrolyte concentration increases with the decrease of the development speed. This paper proposes a new approach to the study of planar interaction and self-evolution. In the second place, the metal micro-structure substrate is self-developed, and the molecular dispersion in the two-molecule film is related to the direct observation of the single molecule. The results of statistical analysis of average binary position, the configuration of structure, molecular dispersion, etc. Finally, the phenomenon of molecular dispersion in the membrane of metal microstructures has been successfully discovered. A new methodology for molecular manipulation in microfields is proposed.

项目成果

Self-spreading lipid bilayer at ordered metallic nano-gap: control and application for molecular separation

有序金属纳米间隙的自扩散脂质双层：分子分离的控制和应用

• 发表时间: 2007
• 期刊: J. Surf. Sci. Soc. Jpn. 29
• 作者: 新谷 亮;君塚信夫;Kenjiro Oura 他10名;M. Takahashi ed. al.;西野武士;並河英紀
• 通讯作者: 並河英紀

規則配列金属ナノゲートによる自発展開脂質二分子膜内での分子分別

使用规则排列的金属纳米门在自发展开的脂质双层膜内进行分子分离

• 发表时间: 2007
• 作者: K. Ogasawara;K. Asamura;T. Mukai;Yoshiro Hirayama;並河 英紀
• 通讯作者: 並河 英紀

Control of the Structure of Self-Spreading Lipid Membrane by Changing Electrolyte Concentration

通过改变电解质浓度控制自扩散脂质膜的结构

• 发表时间: 2006
• 期刊: Langmuir 22 (26)
• 作者: Y.Sawai;H.Nabika
• 通讯作者: H.Nabika

Self-spreading Lipid Bilayer on Nano-structured Surface with Periodic Array of Metallic and Organic Nano-architectures

具有金属和有机纳米结构周期性阵列的纳米结构表面上的自扩散脂质双层

• 发表时间: 2008
• 期刊: Trans. Mater. Res. Soc. Jpn. 33
• 作者: Nabika;Hideki
• 通讯作者: Hideki

Tracking Single Molecular Diffusion on Glass Substrate Modified with Periodic Ag Nano-architecture

• DOI: 10.1143/jjap.45.6039
• 发表时间: 2006-07
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: B. Takimoto;H. Nabika;K. Murakoshi