クリプトバイオシスの分子ダイナミクス

隐生的分子动力学

• 批准号: 14654104
• 负责人: 長澤 裕
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14654104/
• 关键词: クリプトバイオシス; 分子ダイナミクス; 超高速分光; 非線形分光; ガラス転移; 凍結保護; 乾燥保護; 糖類; フォトンエコー; フェムト秒超高速分光法; 生物の耐乾燥性・耐凍結成; トリハロース; 縮退四光波混合; 溶媒ダイナミクス

糖水溶液の超高速ポンプ・プローブ(PP)測定と、糖ガラスの3パルスフォトンエコー(3PPE)測定を行った。研究結果の概要をそれぞれ次に示す。1)PP測定オストワルド粘度計による測定では粘度は糖濃度上昇とともに非線形に増大し、この依存性は2糖類のトレハロースがもっとも大きかった。このことより糖類は高濃度では水素結合により会合体を形成している可能性がある。そこで、色素分子マラカイトグリーン(MG)を用いて超高速PP測定を行い、フェニル基の拡散的回転運動に対する糖水溶液のミクロな粘度の影響を調べた。ピコ秒領域におけるMGの励起状態寿命は粘度上昇とともに長くなり、指数関数的な減衰が多指数関数的になった。これは糖水溶液が高濃度では不均一的になっていることを示唆している。また、粘度の濃度依存性が一番大きいトレハロース水溶液では、励起状態寿命の粘度依存性が他の糖に比べて小さいことがわかった。このことは、トレハロースは会合することによって水溶液の巨視的な流動性を効率よく制御することができるが、その水素結合ネットワーク内の水分子は比較的自由に動き回れることを示唆する。2)3PPE測定色素分子オキサジン4を用いて3PPE測定を行い、糖ガラスとポリビニルアルコール(PVA)との比較を行った。室温ではエコー信号の減衰は非常に速く糖ガラスとPVAの違いは見られなかったが、10Kの低温では糖ガラス中のエコー減衰がPVAのそれと比べて明らかに遅くなった。この結果は、糖ガラスは高周波数の熱揺らぎを持つので低温では熱揺らぎが抑制されるが、PVAは低波数の熱揺らぎなので抑制されないということを示唆する。つまり、単分子ガラスである糖ガラスの方が有機ボリマーガラスであるPVAより密に分子が充填されるため、自由体積が小さいことを示唆し、糖の耐凍結、耐乾燥保護剤としての優位性を示している。

进行了糖水溶液和三渗粉光子回波（3PPE）糖玻璃的超高速度泵探头（PP）测量。研究结果的摘要如下所示。 1）PP测量：测量：随着糖浓度的增加，粘度非线性增加，二糖海藻糖是最依赖性。这表明在高浓度下，糖可以通过氢键形成缔合。因此，使用染料分子孔雀石绿（MG）进行了超高速度PP测量，以研究水糖溶液的微粘度对苯基苯基扩散旋转运动的微粘度。 Picsecond区域中MG的激发态寿命随粘度的增加而变得更长，并且指数衰减变为多指数。这表明水溶液在高浓度下是异质的。此外，发现在粘度浓度最大的海藻糖溶液中，激发态寿命的粘度依赖性小于其他糖。这表明海藻糖可以通过关联有效地控制水溶液的宏观流动性，但是其氢键网络中的水分子可以相对自由地移动。 2）3PPE测量3PPE测量是使用染料分子阿恶嗪4进行的，并在糖玻璃和聚乙烯醇（PVA）之间进行了比较。在室温下，回声信号很快被减弱，并且观察到糖玻璃和PVA之间没有差异，但是在低温为10K时，糖玻璃中的回声衰减显然比PVA慢。该结果表明，糖玻璃具有高频的热波动，因此在低温下抑制热波动，但是PVA不会被抑制，因为它是低波数的热波动。换句话说，单个分子的糖玻璃比有机笨重的玻璃更密集地填充分子，这表明游离体积较小，表明耐糖耐糖和耐干旱的保护剂的优势。

项目成果

Y.Nagasawa, K.Seike, T.Muromoto, T.Okada: "Two-dimensional analysis of integrated three-pulse photon echo signals of Nile blue doped in PMMA"J.Phys.Chem.A. 107. 2431-2441 (2003)

Y.Nagasawa、K.Seike、T.Muromoto、T.Okada：“PMMA 中掺杂尼罗蓝的集成三脉冲光子回波信号的二维分析”J.Phys.Chem.A。

Y.Nagasawa, A.Watanabe, H.Takikawa, T.Okada: "Solute Dependence of Three Pulse Photon Echo Peak Shift Measurements in Methanol Solution"J. Phys. Chem. A. 107(5). 632-641 (2003)

Y.Nagasawa、A.Watanabe、H.Takikawa、T.Okada：“甲醇溶液中三脉冲光子回波峰移测量的溶质依赖性”J。

Y.Nagasawa, Y.Ando, D.Kataoka, H.Matsuda, et al.: "Ultrafast Excited State Deactivation of Triphenylmethane Dyes"J. Phys. Chem. A. 106. 2024-2035 (2002)

Y.Nagasawa、Y.Ando、D.Kataoka、H.Matsuda 等：“三苯甲烷染料的超快激发态失活”J。

Y.Nagasawa, K.Seike, T.Muromoto, T.Okada: "Two-Dimensional Analysis of Integrated Three-Pulse Photon Echo Signals of Nile Blue Doped in PMMA"J. Phys. Chem. A. (Accepted). (2003)

Y.Nagasawa、K.Seike、T.Muromoto、T.Okada：“PMMA 中掺杂尼罗蓝的集成三脉冲光子回波信号的二维分析”J。

Y.Nagasawa, K.Seike, T.Muromoto, T.Okada: "Two dimensional analysis of integrated three pulse photon echo."Ultrafast Phenomena. XIII. 568-570 (2003)

Y.Nagasawa、K.Seike、T.Muromoto、T.Okada：“集成三脉冲光子回波的二维分析。”超快现象。