超均一網目構造を有するＴｅｔｒａ－ＰＥＧゲルの生体分子精密分離媒体への応用

超均匀网络结构Tetra-PEG凝胶在生物分子精密分离介质中的应用

• 批准号: 12J07977
• 负责人: リ キョウ
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J07977/
• 关键词: 電気泳動; ゲル; DNA; ラウス; レプテーション; エントロピー; ダイナミックス; 拡散; Tetra-PEGゲル; ハイドロゲル

均一な網目構造を有するゲル内でのポリ電解質の電気泳動挙動を系統的に調査した。均一な網目構造を有するゲルとしてTetra-PEGゲルを用い、ポリ電解質としてランダムコイル状の二本鎖DNAを用いた。実験によって得られたランダムコイル状二本鎖DNAのゲル内での移動度と鎖長の見かけ上のベキ乗数はゲルの架橋点間分子量やポリマー体積の変化に対して連続的に変化した。この傾向は既存理論（Ogston, Reptation, Stretched reptation）では説明できない。移動度をポリマー体積分率に対してプロットしたところ、棒状二本鎖DNAの実験で得られた移動度と分離媒体のポリマー体積分率と同様の関係式が発見された。更なる解析により、高分子網目構造内での棒状・コイル状の二本鎖DNAの泳動挙動はDNAの鎖長のベキ関数項と指数関数項の積で表すことが可能であることが明らかになった。ベキ関数項は基本的な泳動挙動を示す項で、本実験ではRouse modelとReptation modelにそれぞれ一致するベキ乗則が観測された。一方で、指数関数項はDNAが網目構造内で泳動する際に感じるエントロピー障壁を示す項であった。棒状DNAではエントロピー項の鎖長依存性がゲルの架橋点間分子量に強く依存したのに対して、ランダムコイル状DNAのエントロピー項の鎖長依存性は架橋点間分子量によらず、一定のベキ乗則に収束した。この傾向は棒状DNAとコイル状DNAではDNAが感じるエントロピー障壁は質的に異なることを示唆している。これらの結果は、高分子網目構造内での物質の泳動挙動が既存理論のように単一のメカニズムに支配されているのではなく、基本的な泳動挙動と同時にエントロピー障壁が泳動挙動を支配していることが強く示唆された。

Uniform な mesh structure を have す る ゲ ル within で の ポ リ electrolyte の electric 気 swimming 挙 powered に を system survey し た. Uniform な mesh structure を have す る ゲ ル と し て Tetra - PEG ゲ ル を い, ポ リ electrolyte と し て ラ ン ダ ム コ イ ル shape の 2 lock DNA を with い た. Be 験 に よ っ て have ら れ た ラ ン ダ ム コ イ ル shape 2 lock DNA の ゲ ル within で の mobile と lock long の see か け on の ベ キ 乗 number は ゲ ル の bridging point between molecular weight や ポ リ マ ー の volume variations change に し seaborne て even 続 に variations change し た. The で な tendency towards the Stretched existing theory (Ogston, Reptation, Stretched reptation) で で indicates that で で な な で Stretched. Mobile degrees を ポ リ マ ー volume fraction に し seaborne て プ ロ ッ ト し た と こ ろ, rod 2 lock DNA の be 験 で have ら れ た mobile degrees と separation media の ポ リ マ ー volume fraction と with others の masato system type が 発 see さ れ た. More な る parsing に よ り, polymer mesh structure within で の rod-shaped, コ イ ル shape の 2 lock DNA の swimming 挙 dynamic は DNA の lock long の ベ キ masato several と index masato several の product で table す こ と が may で あ る こ と が Ming ら か に な っ た. ベ キ masato several basic な swimming は 挙 を で す item indicated, this be 験 で は Rouse model と Reptation model に そ れ ぞ れ consistent す る ベ キ 乗 is が 観 measuring さ れ た. One party で, index masato several は DNA が mesh structure in bathing で す る interstate に feeling じ る エ ン ト ロ ピ ー barrier を で す item in あ っ た. Rod DNA で は エ ン ト ロ ピ ー item の lock long dependence が ゲ ル の bridge strong point between molecular weight に く dependent し た の に し seaborne て, ラ ン ダ ム コ イ ル shape DNA の エ ン ト ロ ピ ー item の lock long dependence は bridging point between molecular weight に よ ら ず, certain の ベ キ 乗 is に 収 beam し た. こ の tendency は rod-shaped DNA と コ イ ル shape DNA で は DNA が feeling じ る エ ン ト ロ ピ ー barrier は qualitative に different な る こ と を in stopping し て い る. こ れ ら の results は, polymer mesh structure inside で の material の swimming 挙 dynamic が existing theory の よ う に 単 a の メ カ ニ ズ ム に dominate さ れ て い る の で は な く, basic な swimming 挙 と also に エ ン ト ロ ピ ー barrier が swimming 挙 dynamic を dominate し て い る こ と が く and shown strong sucking さ れ た.

项目成果

網目構造内での棒状dsDNAの電気泳動挙動

网络结构内棒状双链 DNA 的电泳行为

• 发表时间: 2014
• 作者: Li Xiang;Khairulina Kateryna;鄭雄一;酒井崇匡
• 通讯作者: 酒井崇匡

均一高分子網目構造内におけるDNAの電気泳動挙動

均质聚合物网络结构中 DNA 的电泳行为

• 发表时间: 2015
• 作者: Li Xiang; Khairulina Kateryna;鄭雄一;酒井崇匡
• 通讯作者: 酒井崇匡

Application of Tetra-PEG gel as a high-performance biomolecules separation matrix

Tetra-PEG凝胶作为高性能生物分子分离基质的应用

• 发表时间: 2013
• 作者: Xiang Li;Keiko Sumitomo;Ung-il Chung and Takamasa Sakai
• 通讯作者: Ung-il Chung and Takamasa Sakai

Electrophoretic Mobility of Double-Stranded DNA in Polymer Solutions and Gels with Tuned Structures

• DOI: 10.1021/ma500661r
• 发表时间: 2014-05
• 期刊: Macromolecules
• 影响因子: 5.5
• 作者: Xiang Li;Kateryna Khairulina;U. Chung;T. Sakai

Degradation Behavior of Polymer Gels Caused by Nonspecific Cleavages of Network Strands

• DOI: 10.1021/cm502480f
• 发表时间: 2014-09-23
• 期刊: CHEMISTRY OF MATERIALS
• 影响因子: 8.6
• 作者: Li, Xiang;Kondo, Shinji;Sakai, Takamasa
• 通讯作者: Sakai, Takamasa