光共鳴分子捕捉および局在プラズモン分子捕捉の実証と分子操作法への展開

光圧による分子捕捉法の確立を研究目的として掲げ、(1)光共鳴分子マニピュレーション法、および(2)局在型表面増強プラズモンを利用した分子捕捉法の確立を目指し研究を遂行した。その結果、以下の研究成果を得ることができた。(1)ヘムタンパク質を用いた光共鳴分子捕捉実証モデルとして、シトクロムcおよびミオグロビンを用いて光共鳴分子捕捉の現象解明を遂行した。その結果、光圧の光源波長に対応する吸収帯を有した色素分子を捕捉対象に導入することより(共鳴条件)、ヘムタンパク質単分子に効率よく光圧が作用することが明らかとなった。本実験結果は、光共鳴効果を用いた分子捕捉を明瞭に示した初めての実証例である。この光捕捉法は、従来の光ピンセットよりも効率的な分子捕捉法になると期待される。(2)局在表面プラズモンを利用した発光性ナノ粒子の光捕捉貴金属ナノ粒子間のナノギャップに発生する局在表面プラズモンでは入射光が増強された電場が局在化する。このプラズモンを利用することにより、光ピンセットよりも低光強度で分子捕捉が達成できると期待されるが、実証例はほとんど皆無である。今回、発光性ナノ粒子(量子ドット、色素担持ポリスチレンナノ粒子)を捕捉対象にプラズモンを用いた光捕捉を実証することに成功した。さらに、(1)の共鳴効果と組み合わせることにより、さらに強い光圧が働くことを見出した。以上の知見から、光圧を利用することにより、さらに精緻な分子捕捉法の実証が期待される。

光圧による分子捕捉法の確立を研究目的として掲げ、(1)光共鳴分子マニピュレーション法、および(2)局在型表面増強プラズモンを利用した分子捕捉法の確立を目指し研究を遂行した。その結果、以下の研究成果を得ることができた。(1)ヘムタンパク質を用いた光共鳴分子捕捉実証モデルとして、シトクロムcおよびミオグロビンを用いて光共鳴分子捕捉の現象解明を遂行した。その結果、光圧の光源波長に対応する吸収帯を有した色素分子を捕捉対象に導入することより(共鳴条件)、ヘムタンパク質単分子に効率よく光圧が作用することが明らかとなった。本実験結果は、光共鳴効果を用いた分子捕捉を明瞭に示した初めての実証例である。この光捕捉法は、従来の光ピンセットよりも効率的な分子捕捉法になると期待される。(2)局在表面プラズモンを利用した発光性ナノ粒子の光捕捉貴金属ナノ粒子間のナノギャップに発生する局在表面プラズモンでは入射光が増強された電場が局在化する。このプラズモンを利用することにより、光ピンセットよりも低光強度で分子捕捉が達成できると期待されるが、実証例はほとんど皆無である。今回、発光性ナノ粒子(量子ドット、色素担持ポリスチレンナノ粒子)を捕捉対象にプラズモンを用いた光捕捉を実証することに成功した。さらに、(1)の共鳴効果と組み合わせることにより、さらに強い光圧が働くことを見出した。以上の知見から、光圧を利用することにより、さらに精緻な分子捕捉法の実証が期待される。