磁性モータバイオ分子を利用したナノ発電タービン

利用磁电机生物分子的纳米发电涡轮机

• 批准号: 12F02072
• 负责人: 阿尻 雅文
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Tohoku University
• 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-12F02072/
• 关键词: ナノ粒子合成; モータータンパク質; エネルギー変換システム; キネシンたんぱく質; 磁性ナノ粒子; 酸化鉄ナノ粒子合成; 微小管; 生体分子複合化; 分子モーター; エネルギー変換; ナノエレクトロマイクロシステム

本研究では、ビオチン化キネシンを発現させ、その機能を確認した。微小管アレイトラックでは、電子ビームリソグラフィによりシリコンウエハ上にパターニングした。磁性粒子の作製に関し、超臨界場を利用 (Fe3O4)ナノ粒子の合成を行った。その結果、磁性特性を持つナノ粒子を合成する諸条件を見いだすことに成功した。そこで、3,4-ジヒドロキシケイ皮酸を超臨界場の合成系に添加し、磁性ナノ粒子表面にタンパク質を修飾できる結合点になり得るカルボキシル基を提示させることを試みたところ、反応温度やケイ皮酸添加量を最適化させることによって目的粒子経と分散性を持つカルボキシル基提示磁性ナノ粒子を合成することに成功した。この成果により、カルボキシル提示磁性粒子にストレプトアビジンを結合すべく、1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide (EDC)を用いて粒子表面のカルボキシル基を活性化させ、タンパク質表面のアミノ基とアミド結合を形成させる反応を試みた。しかし、中性領域中では、磁性粒子へのストレプトアビジンの結合が観測されなかった。 以上の経過を踏まえ、アミン基を提示した磁性ナノ粒子を合成し、そこへアミン基と高い反応性を示すN-ヒドロキシコハク酸イミド基NHS)を持つビオチン分子(NHS-ビオチン)を利用し、ビオチン提示磁性ナノ粒子を作製することを試みた。まず、エタノール―メタノール混合溶液を含んだ溶液中の磁性ナノ粒子を分散させ、そこへ3 - ヒドロキシアセトアミノフェンを添加した。そして、酢酸エチルで洗浄することによって残留3 - ヒドロキシアセトアミノフェンを除去した後、3 - ヒドロキシアセトアミノフェンが修飾された磁性ナノ粒子をメタノールに分散させた。最後に、希KOHを加えることによってアミド結合を加水分解し、アミン基を表面に持つ磁性ナノ粒子の作製を試みた。その結果、アミン基を提示するナノ粒子を合成することに成功した。

在这项研究中，我们表达了生物素化的驱动蛋白并证实了其功能。通过电子束光刻在硅晶片上形成微管阵列轨迹图案。关于磁性颗粒的生产，我们使用超临界场合成了（Fe3O4）纳米颗粒。结果，他们成功找到了合成具有磁性的纳米颗粒的条件。因此，我们将3,4-二羟基肉桂酸添加到超临界场合成系统中，并尝试在磁性纳米粒子表面呈现羧基，作为蛋白质修饰的键合点，通过优化酸的添加量，我们成功合成了磁性纳米粒子。具有所需粒径和分散性的羧基磁性纳米颗粒。基于该结果，为了将链霉亲和素与羧基呈递的磁性颗粒结合，使用1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDC)来激活颗粒表面的羧基，以及颗粒表面的氨基。我们尝试了形成酰胺键的反应。然而，在中性区域没有观察到链霉亲和素与磁性颗粒的结合。 基于上述过程，我们合成了显示胺基的磁性纳米颗粒，并利用具有与胺基表现出高反应性的N-羟基琥珀酰亚胺基团（NHS）的生物素分子（NHS-生物素）我们尝试创建显示生物素的磁性纳米颗粒。首先，将磁性纳米粒子分散在含有乙醇-甲醇混合溶液的溶液中，并向其中添加3-羟基对乙酰氨基酚。用乙酸乙酯洗涤除去残留的3-羟基对乙酰氨基酚后，将3-羟基对乙酰氨基酚修饰的磁性纳米粒子分散在甲醇中。最后，我们尝试通过添加稀 KOH 水解酰胺键来制备表面带有胺基的磁性纳米颗粒。结果，他们成功合成了具有胺基的纳米颗粒。

项目成果

The assembly of kinesin-based nanotransport systems

基于驱动蛋白的纳米传输系统的组装

• DOI: 10.1063/1.4769870
• 发表时间: 2012
• 期刊: J. Appl. Phys
• 作者: D. Oliveira;D.-M. Kim;M. Umetsu;I. Kumagai;T. Adschiri;W. Teizer
• 通讯作者: W. Teizer

Transport of Biofunctionalized Magnetic Nanoparticles by The Kinesin Motor Protein

驱动蛋白运动蛋白对生物功能化磁性纳米粒子的运输

• 发表时间: 2014
• 作者: D. Oliveira;D.-M. Kim;M. Umetsu;I. Kumagai;T. Adschiri;W. Teizer;Ｄａｎｉｅｌ Ｃ ＯＬＩＶＥＩＲＡ;Daniel Oliveira
• 通讯作者: Daniel Oliveira

Transport of Biofunctuinalized magnetic Nanoparticles by The kinesin Motor Protein

驱动蛋白运动蛋白对生物功能化磁性纳米颗粒的运输

• 发表时间: 2014
• 作者: D. Oliveira;D.-M. Kim;M. Umetsu;I. Kumagai;T. Adschiri;W. Teizer;Ｄａｎｉｅｌ Ｃ ＯＬＩＶＥＩＲＡ
• 通讯作者: Ｄａｎｉｅｌ Ｃ ＯＬＩＶＥＩＲＡ

On the assembly of kinesin-based nanotransport sysntems

基于驱动蛋白的纳米运输系统的组装

• 发表时间: 2013
• 作者: D. Oliveira;D.-M. Kim;M. Umetsu;I. Kumagai;T. Adschiri;W. Teizer;Ｄａｎｉｅｌ Ｃ ＯＬＩＶＥＩＲＡ;Daniel Oliveira;Daniel C OLIVEIRA
• 通讯作者: Daniel C OLIVEIRA