高分子-単分子膜複合体を用いた分子クラスタの配列制御

使用聚合物-单层复合物控制分子簇的排列

基本信息

批准号：
08231201
负责人：
下村政嗣
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

単分子膜や二分子膜などの二次元分子集合体は「分子系超構造」をかたち作る「素構造」となる。本研究では、気液界面における分子間相互作用を利用して二次元分子クラスターの形成とサイズならびにサイズ分布を制御し、「素構造」の分子設計を行おうとするものである。すでに、1-Octa-decylcytosine (C18-Cyt)が気液界面において水相に溶存するグアノシンやデオキシグアノシンなどと特異的に塩基対を形成することで安定な単分子膜となり、さらに、ヌクレオシドの不斉性を反映したスパイラル状の二次元結晶を形成することを見いだした。これは、界面における選択的な水素結合の形成によって「素構造」がかたち作られることを実験的に示すことを意味している。そこで、気液界面におけるWatoson-Crick型塩基対形成とそれに基づく分子組織化を一般化するために、9-Octadecyladenine (C18-Ade)と1-Octadecylthymine (C18-Thy)を新たに合成し、気液界面における表面圧-面積曲線の測定ならびに蛍光顕微鏡を用いた形態観察と分光測定を行った。混合組成と面積の相図を作成すると、等モル混合膜の場合に分子占有面積が最も小さくなった。このような相図はWatoson-Crick対ではない二成分混合膜(C18-CytとC18-Ade、C18-ThyとC18-Cyt)では得られないことから、C18-AdeとC18-Thyのみが気液界面で特異的な相互作用をしていることが示唆される。1対1の混合単分子膜を金基板状に移し取りRAS法によってFT-IRスペクトルを測定したところ、C18-ThyのC=O伸縮振動のシフトとNHの分裂が観測された。混合単分子膜をoctadesylrhodamine B (C18-RB)で蛍光染色し水面上において蛍光像を観察すると、C18-RBの発光で赤く輝いた視野の中に黒い針状の二次元結晶が観察された。一方、9-Octadecylacridine orange (C18-AO)を蛍光プローブにした場合には、針状の結晶からはC18-AOのモノマー発光によるものと考えられる緑色(発光極大波長530nm)の蛍光が観察された。これは、あたかもDNA中にスタックした塩基対間にアクリジン環がインターカレートするように、C18-AO分子がインターカレートするためと考えられる。

二维分子聚集体（例如单层和双层）充当形成“分子超结构”的“基本结构”。在这项研究中，我们的目标是利用气液界面的分子间相互作用来控制二维分子团簇的形成、尺寸和尺寸分布，并设计具有“基本结构”的分子。 1-八-癸基胞嘧啶（C18-Cyt）已经在气液界面与溶解在水相中的鸟苷、脱氧鸟苷等特异性形成碱基对，形成稳定的单分子层，此外，我们发现形成反射对称的二维晶体。这意味着通过实验证明“基本结构”是通过在界面处选择性形成氢键而形成的。因此，为了推广气液界面的沃森-克里克型碱基配对以及基于它的分子组织，我们新合成了9-十八烷基腺嘌呤（C18-Ade）和1-十八烷基腺嘌呤（C18-Thy）。液体界面的表面压力-面积曲线，以及使用荧光显微镜的形态观察和光谱测量。当创建混合物组成和面积的相图时，发现在等摩尔混合物膜的情况下，分子占据面积最小。对于不是 Watson-Crick 对（C18-Cyt 和 C18-Ade、C18-Thy 和 C18-Cyt）的二元混合膜无法获得这样的相图，因此仅考虑 C18-Ade 和 C18-Thy。液体界面处存在特定的相互作用。当将1:1混合单层转移到金基底上并使用RAS方法测量FT-IR光谱时，观察到C18-Thy的C=O伸缩振动的移动和NH的分裂。当混合单层用十八烷基罗丹明B（C18-RB）荧光染色并在水面上观察荧光图像时，视野中观察到黑色针状二维晶体，由于C18的发射而发出红光-RB。另一方面，当使用9-十八烷基吖啶橙（C18-AO）作为荧光探针时，从针状晶体中观察到绿色荧光（最大发射波长530 nm），这被认为是由于单体发射所致C18-AO。这被认为是因为 C18-AO 分子插入，就像吖啶环插入 DNA 中堆积的碱基对之间。