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電場を用いた誘導自己組織化による動的パターン形成制御法の開発

开发利用电场诱导自组装的动态图案形成控制方法

基本信息

批准号：
15J09841
负责人：
宮廻裕樹
金额：
$ 2.18万
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：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は，電子線により誘導されるナノ電場（バーチャル電極）を用いて分子間の静電相互作用などの分子間力を操作することにより，ソフトマターがつくる自己組織化構造を動的に誘導する制御インタフェースを構築することを目的としている．本年度は，人工脂質二重膜の流動性パターニングや相分離ドメイン構造の誘導への応用について研究を行った．DOPC(1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine)，DPPC(1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine)，コレステロールと蛍光標識された脂質を含む脂質二重膜を自発展開法によって厚さ100 nmの窒化ケイ素（SiN）膜上に形成し，SiN薄膜を介して加速電圧2.5 kVの電子線を間接的に照射したときの蛍光強度の変化を計測した．その結果，電子線の照射領域において蛍光強度の減少が見られ，電子線照射終了後には蛍光強度の急速な回復が見られた．これは，電子線による電場によってSiN薄膜の表面エネルギーが変化したことにより，脂質分子がSiN薄膜上から脱離したあと，照射領域外から脂質分子が再展開したためであると考えられる．さらに，蛍光強度の回復が見られたあとドメイン構造の成長が観察された．コレラ毒素Bサブユニットが特異的に吸着する糖脂質を混ぜて同様の実験をした結果，成長したドメイン構造においてコレラ毒素Bサブユニットの吸着量が多くなり，このドメイン構造が液体秩序相であることを示唆する結果が得られた．以上の結果から，人工脂質二重膜の流動性を電子線によるバーチャル電極により制御することで，人工脂質二重膜のドメイン構造を動的に誘導できることが実証された．開発された制御インタフェースは人工脂質二重膜を用いたデバイスのラピットプロトタイピングなどへ応用できると考えられる．

In this study, electron beam induced electric field (electrode) is used to control the electrostatic interaction between molecules and molecular force. This year, the fluidity and phase separation of artificial lipid double membranes were studied. DOPC (1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine)，DPPC (1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine), a fluorescent marker for lipid, a lipid containing double membrane, was formed on a SiN membrane with a thickness of 100 nm by a self-developed method. The acceleration voltage of SiN thin film is 2.5 kV, and the change of light intensity is measured by indirect irradiation of electron beam. As a result, the decrease of the light intensity in the irradiated field of electron beam is observed, and the rapid recovery of the light intensity after the end of electron beam irradiation is observed. The electric field of SiN film is changed. The lipid molecules are separated from the film. The light intensity and recovery of the structure were observed. As a result, the adsorption amount of the toxin B was increased in the structure of the growth, and the structure of the growth was increased in the liquid order phase. The results above demonstrate that the fluidity of artificial lipid double membrane is controlled by electron beam and induced by electron beam. The development of artificial lipid bilayer membranes is a major challenge to the development of artificial lipid bilayer membranes.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

In situ patterning of organic molecules in aqueous solutions using an inverted electron-beam lithography system

使用倒置电子束光刻系统对水溶液中的有机分子进行原位图案化

DOI：
10.7567/jjap.55.06gl07
发表时间：
2016
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
Hiroki Miyazako;Kazuhiko Ishihara;Kunihiko Mabuchi;and Takayuki Hoshino
通讯作者：
and Takayuki Hoshino

電子線による高精細バーチャル電極ディスプレイを用いた膜ドメインと膜形態の動的制御（Dynamic Control of Membrane Domains and Morphology Using an Electron-beam Induced Fine Virtual Cathode Display）

使用电子束诱导精细虚拟阴极显示器动态控制膜域和形态

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
宮廻裕樹;星野隆行
通讯作者：
星野隆行

Electron beam induced fine virtual electrode for mechanical strain microscopy of living cell

用于活细胞机械应变显微镜的电子束诱导精细虚拟电极

DOI：
10.1016/j.snb.2016.06.023
发表时间：
2016
期刊：
Sensors and Actuators B: Chemical
影响因子：
0
作者：
Takayuki Hoshino;Hiroki Miyazako;Atsuki Nakayama;Akira Wagatsuma;and Kunihiko Mabuchi
通讯作者：
and Kunihiko Mabuchi

筋芽細胞のネマチック性に基づく細胞配向パターンの誘導のための境界設計法

基于成肌细胞向列特性诱导细胞取向模式的边界设计方法