ハイパーラマン分子近接場効果によるナノメートル局所振動分光法の開発

利用超拉曼分子近场效应开发纳米局域振动光谱

基本信息

批准号：
21655004
负责人：
浜口宏夫
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 Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

顕微ハイパーラマン分光装置を製作した。本装置を用いてまず、不均一な場のモデルとしてリポソーム中に封入したβ-カロテンにおける「分子近接場効果」を観測した。さらに、本手法を生細胞に応用した。その結果以下に挙げる2点について新たな知見を得ることができた。1)均一溶液中における場合と同様にリポソーム中に封入したβ-カロテンについても近傍分子のハイパーラマン散乱が増強される「分子近接場効果」が観測された。リポソーム構成分子(DPPC)の分子構造を系統的に置換することにより、増強された信号は、リポソーム分子の疎水性脂肪鎖由来の振動と帰属した。DPPCの赤外吸収スペクトルでは、主に親水性部分に存在する官能基が強く観測されているが、これらのバンドは増強されない。これまでの均一溶液を用いた研究では主に赤外吸収スペクトルで強く観測されるバンドが「分子近接場効果」により増強されることが分かっているが、本結果はこれとは異なる傾向を示している。リポソーム中のDPPCは脂肪鎖がよく配向していることが知られており、封入されたβ-カロテンも周囲のDPPC分子に対して特定の配向を取っていると考えられる。本研究において、近傍分子に対してβ-カロテンが特定の配向をとることにより、周囲の分子の特定の振動モードを増強し観測し得る可能性が示唆された。2)植物細胞のモデル生物としてオオカナダモの葉緑体のハイパーラマン散乱を測定し、カロテノイド由来の信号を検出することに成功した。生細胞由来のハイパーラマン散乱の観測はこれまでに報告がなく、今後「分子近接場効果」の生細胞における応用が期待される。

制造了显微镜超兰光谱法。使用该设备，我们首先观察到脂质体中包裹的β-胡萝卜素中的“分子近场效应”，作为异质场的模型。此外，该方法应用于活细胞。结果，我们能够在以下两个点上获得新的见解：1），例如在均匀溶液的情况下，观察到一种“分子近场效应”，其中在脂质体中封装的β-胡萝卜素的β-胡萝卜素增强了附近分子的超晶体散射。通过系统地替换脂质体组成分子（DPPC）的分子结构，增强信号归因于源自脂质体分子的疏水脂肪链的振动。在DPPC的红外吸收光谱中，强烈观察到主要存在于亲水性部分中的官能团，但是这些频带并未增强。先前使用均匀溶液的研究表明，“分子近场效应”增强了红外吸收光谱中主要观察到的条带，但该结果显示出不同的趋势。众所周知，脂质体中DPPC的脂肪链是良好的，并且据信，封装的β-胡萝卜素相对于周围的DPPC分子也具有特定的方向。在这项研究中，有人提出，通过将β-胡萝卜素的特定取向与附近的分子取向，它可以增强和观察周围分子的特定振动模式。 2）我们成功地测量了加拿大二元组中叶绿体的超晶状体散射，作为植物细胞的模型生物，并检测到源自类胡萝卜素的信号。没有关于活细胞的超摩曼散射的报道，预计将来将在活细胞中应用“分子近场效应”。