非平衡系における秩序形成:両親媒性分子の自己組織化と緩和過程

非平衡系统中的有序形成：两亲分子的自组织和弛豫过程

• 批准号: 08J10527
• 负责人: 下川 直史
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J10527/
• 关键词: ソフトマター; 二重膜; ベシクル; 相分離; 静電相互作用; エマルション; 相転移; マイクロエマルション

本研究の目的はソフトマターが作る秩序構造の形成を明らかにすることにある。特に、界面活性剤やリン脂質といった両親媒性分子が自発的に形成する多くの自己集合構造の形成要因に注目する。このソフトマターの秩序形成の解明には実験と理論の両面からのアプローチが不可欠である。本年度は昨年度に引き続き、電荷脂質と中性脂質からなるリン脂質二重膜における相分離を実験・理論の両方から明らかにした。電荷脂質を含む系では中性リン脂質のみからなる二重膜よりも相分離が起きにくいことがわかった。これは電荷脂質同士の間に働くクーロン斥力が原因であると考えられる。そのため、ベシクル外部から脂質が持つ電荷を遮蔽するために塩を添加したところ、相分離が誘起されることがわかった。さらに、塩の添加による浸透圧と膜の自発曲率の変化により、電荷脂質を多く含むドメインが自発的にベシクルの内側へ出芽(バディング)することを見出した。また、塩の添加による相分離領域の拡大をPoisson-Boltzmann方程式に基づいたモデルにより説明した。これらの結果は論文としてまとめ、Chemical Physics Letters誌にて発表した。また、上記の実験ではベシクル外部から塩を添加しているため、ベシクル内外で塩濃度差が生じている。そのため、二重膜を構成している二枚の単分子膜は異なる静電ポテンシャルを感じていると考えられる。この状況は実際の細胞と等価であるため、内外で塩濃度が異なる場合の相分離挙動を考えることは重要である。現在は二重膜を構成する二枚の単分子膜が異なる塩濃度の溶液に触れているおり、特に二枚の単分子膜が静電相互作用を介して結合している場合の相分離挙動を理論的に解析している。この研究はイスラエル、テルアビブ大学のD.Andelman教授との共同研究により行っており、論文としてまとめている。

The purpose of this study is to clarify the formation of order. Special, interfacial active agents, lipids, and affinity molecules are important for the formation of self-assembly structures. The order of the formation of this theory is not clear. This year's report shows that there is a gap between charged lipids and neutral lipids, and the gap between charged lipids and neutral lipids and lipid bilayer membranes. Charge lipid system is neutral lipid system. The reason for this is that the charge and lipid are different. For example, if the external lipid is added, the phase separation will be induced. In addition, the increase in the permeability of the membrane and the change in the curvature of the membrane, the increase in the number of charged lipids, the increase in the number of self-generated particles, and the increase in the number of self-generated particles were observed. A description of the basic structure of the Poisson-Boltzmann equation for phase separation domains. The results were published in Chemical Physics Letters. In addition, the concentration difference between the inner and outer parts of the sample is generated. The two molecular films are composed of two layers. The condition of the cell is different, the concentration of the inside and outside is different, and the phase separation is important Now, the theoretical analysis of the phase separation behavior of two single molecular films formed by electrostatic interaction in solution with different concentrations is carried out. This research is conducted jointly by Professor D.Andelman of the University.

项目成果

Morphological transition and emulsification failure in globular microemuslions

球状微乳液的形态转变和乳化失败

• 发表时间: 2009
• 作者: N.Shimokawa;S.Komura
• 通讯作者: S.Komura

カチオンが誘起する荷電脂質・中性脂質混合系の相分離

带电和中性脂质混合系统的阳离子诱导相分离

• 发表时间: 2010
• 作者: 下川直史;菱田真史;瀬戸秀紀;吉川研一
• 通讯作者: 吉川研一

異なる塩濃度の溶液に挟まれた脂質二重膜の相分離

夹在不同盐浓度溶液之间的脂质双层的相分离

• 发表时间: 2011
• 作者: 伊藤弘明;柳澤実穂;市川正敏;吉川研一;下川直史
• 通讯作者: 下川直史

Morphological transition and emulsification failure in globular microemulsions.

球状微乳液的形态转变和乳化失败。

• DOI: 10.1063/1.3212002
• 发表时间: 2009
• 期刊: The Journal of chemical physics
• 作者: N. Shimokawa;S. Komura
• 通讯作者: S. Komura

Phase separation in charged lipid biayer membranes between solutions having different ionic strengths

带电脂质双层膜中具有不同离子强度的溶液之间的相分离

• 发表时间: 2011
• 作者: 榎元盧文;李ソウ鵬;林葉子;大友英生;大木信一;青木孝良;N.Shimokawa
• 通讯作者: N.Shimokawa