固体バイオ細孔をテンプレートとする磁性材料合成

以固体生物孔为模板合成磁性材料

• 批准号: 22655054
• 负责人: 上野 隆史
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22655054/
• 关键词: 蛋白質結晶; バイオマテリアル; ナノ微粒子; 超分子; 磁気物性; 多孔性材料

本申請では、蛋白質結晶によって形成される細孔表面をアミノ酸側鎖が規則正しく配列した特異な反応場と考え、この細孔表面への精密な金属イオン集積を利用した磁性材料合成法の確立を目的とする。特に、蛋白質単結晶X線構造解析によって金属イオン集積構造を決定し、その構造を基軸に、結晶系や反応条件の違いによって細孔空間への精密な金属イオン配置を原子レベルで実現し、機能創出につなげる。それらの条件を満たす蛋白質としてリゾチームを用い、異なる結晶化条件によって作成した3種類のリゾチーム結晶CoPt磁性ナノ粒子の作成を行った。正方晶、斜方晶、単斜晶の架橋化結晶(CL-HEWL)へ、Co、Ptイオンを集積させ、その後NaBHで還元することにより、CoPt粒子を作成した。次に、SQUIDを用いてこれらCoPt・CL-HEWLsの磁化測定を行った。5Kの低温においていずれの結晶を用いた場合でもヒステリシスをともなった強磁性挙動を示すことがわかった。その磁性ナノ粒子の磁気物性の1つである保磁力が3つの結晶系によって異なり、斜方晶で最も大きい値を示すことがわかった。リゾチームを含むバッファー溶液中で同様にCoPt粒子を作成してもこのような大きな保磁力は生じない。また、従来の球状やチューブ状蛋白質内部や外部表面でのCoPtナノ粒子の保磁力に比べても大きな値となり、蛋白質結晶の特異な細孔の空間効果によって、大きな保磁力が得られ、CoPtの磁気的性質が変化することが明らかとなった。従って、蛋白質結晶空間が金属材料の機能を制御する分子テンプレートとして有用であることが示された。

This application で は, protein crystallization に よ っ て form さ れ る pores surface を ア ミ ノ acid side chain が rules are し く match column し た specific な え と 応 field test, こ の pores surface へ の precision な metal イ オ ン set product を using し た magnetic materials synthesis の establish を purpose と す る. 単 に, protein crystal X-ray structural analysis に よ っ て metal イ オ ン を decided し product structure, そ の tectonic を basic shaft に, crystallization や の violations against 応 conditions い に よ っ て pore space へ の precision な metal イ オ ン configuration を atomic レ ベ ル で be し, function makes に つ な げ る. を そ れ ら の conditions against た す protein と し て リ ゾ チ ー ム を い, different な る crystallization conditions に よ っ て made し た 3 kinds の リ ゾ チ ー ム crystallization CoPt magnetic ナ の ノ particles into line を っ た. Tetragonal, rhombic, 単 oblique の bridging melt crystallization (CL - HEWL) へ, Co, Pt イ オ ン を set product さ せ, そ の after NaBH で also yuan す る こ と に よ り, CoPt particle を し た. Then, に and SQUIDを were determined by を て れら れらCoPt · CL-HEWLs <s:1> magnetization test を and った. 5 k の cryogenic に お い て い ず れ の crystallization を with い た occasions で も ヒ ス テ リ シ ス を と も な っ た strong magnetic 挙 dynamic を shown す こ と が わ か っ た. そ の magnetic ナ ノ の magnetic particles 気 property の 1 つ で あ る magnetic が 3 bao つ の crystal system に よ っ て different な り, rhombic で も most big き い numerical を shown す こ と が わ か っ た. リ ゾ チ ー ム を containing む バ ッ フ ァ ー で with others in the solution に を CoPt particles made し て も こ の よ う な big き な protect magnetic は raw じ な い. ま た, 従 の globular や チ ュ ー ブ proteins to internal や external surface で の CoPt ナ ノ の protect magnetic particles に than べ て も big き な numerical と な り, protein crystallization の specific な pores の space unseen fruit に よ っ て, big き な magnetic が too bao ら れ, CoPt の properties of magnetic 気 が variations change す る こ と が Ming ら か と な っ た. 従 っ て が の metal materials, protein crystallization space function を suppression す る molecular テ ン プ レ ー ト と し て useful で あ る こ と が shown さ れ た.

项目成果

Nanotube Architectures Designed from Component Proteins of Bacteriophage T4

由噬菌体 T4 的成分蛋白设计的纳米管结构

• 发表时间: 2010
• 作者: 上野隆史

Mechanism of Accumulation and Incorporation of Organometallic Pd Complexes into the Protein Nanocage of apo-Ferritin

• DOI: 10.1021/ic1003758
• 发表时间: 2010-08-02
• 期刊: INORGANIC CHEMISTRY
• 影响因子: 4.6
• 作者: Abe, Satoshi;Hikage, Tatsuo;Ueno, Takafumi
• 通讯作者: Ueno, Takafumi

蛋白質集合体形成を利用した機能プログラミング

使用蛋白质组装形成的函数编程

• 发表时间: 2011
• 作者: M.Maesato;D.V.Konarev;A.Otsuka;S.S.Khasanov;R.N.Lyubovskaya;G.Saito;T.Nishio;高橋仁徳・星野哲久・芥川智行;上野隆史
• 通讯作者: 上野隆史

Bio-hybrid Meso-scale materials for Supramolecular Coordination Chemistry

用于超分子配位化学的生物杂化介观尺度材料

• 发表时间: 2010
• 作者: T.Sugawara;H.Komatsu;R.Kondoh;M.M.Matsushita;K.Suzuki;上野隆史
• 通讯作者: 上野隆史

Post-Crystal Engineering of Zinc-Substituted Myoglobin to Construct a Long-Lived Photoinduced Charge-Separation System

• DOI: 10.1002/anie.201008004
• 发表时间: 2011-01-01
• 期刊: ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
• 影响因子: 16.6
• 作者: Koshiyama, Tomomi;Shirai, Masanobu;Ueno, Takafumi
• 通讯作者: Ueno, Takafumi