新規な非線形分光法による界面の観測

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凝縮相の基本的分子ダイナミクスの研究では分子レベルでの詳細な知識が得られているが、界面、特に液体界面に代表される"ソフトな界面"に対するわれわれの理解は未だきわめて限られている。本研究はわれわれが独自に開発した新しい界面選択的非線形分光を駆使して、これまで観測できなかった界面分子の静的、動的挙動を解明することを目的としている。まず申請時の提案課題である界面水素結合構造に対するイオンの効果を調べる実験を行ったが、期待していたような顕著なスペクトル変化は観測されなかった。そこでテーマを変更し、生体膜モデルである脂質/水界面の研究を行った。これまでのわれわれの研究でヘッドグループが電荷をもつ脂質の場合の界面水の配向と水素結合構造は明らかになっているが、電荷を持たないヘッドグループを持つ脂質の膜の界面の水の情報は全く得られていない。そこで、脂質としてDPG、DPPGを取り上げ、中性脂質膜/水界面のOH伸縮振動領域のImx (2)スペクトルの測定を行った。幅の広いOH伸縮バンドが正の符号をもって観測されたが、これは電荷を持たない中性の脂質膜の界面でも、界面の水分子は平均的に水素を脂質膜側に向けた配向を取っていることを意味している。この配向は、ヘッドグループと水分子の水素結合によって誘起されたものであると考えられる。さらに、生物科学の分野で強い興味を集めている膜貫通ペプチドの膜通過機構を考察するため、脂質膜/水界面における脂質と膜貫通ペプチドの相互作用にっいて研究した。典型的膜貫通ペプチドであるstearyl octaarginineとoctaarginineを、負に帯電した脂質(DPPG)が単分子膜を作っている水溶液に加えて、Imx<(2)>スペクトルがどのように変化するかを測定した。膜と膜貫通ペプチドの強い吸着を示唆する水のOH伸縮振動バンドの顕著な変化が観測された。