Crystallization of difficult-to-crystallize substances using the concentration effect of surface plasmon resonance and creation of separation and purification technology

利用表面等离子体共振的浓缩效应使难结晶物质结晶并创造分离纯化技术

• 批准号: 22K04945
• 负责人: 奥津 哲夫
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Gunma University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04945/
• 关键词: 表面プラズモン共鳴; 増強電場; アミノ酸; ペプチド; 分離・精製; 結晶成長; プラズモン共鳴; 有機化合物; 金ナノ粒子

本研究は、金粒子に分子が吸着する効果および表面プラズモン共鳴の増強電場によるトラップ作用を用いて分子の濃縮を行い、結晶化が難しい分子の結晶化を行う。金ナノ構造が構築された基板上にアミノ酸やペプチドの溶液を滴下すると液滴の外側のオイル相中の金基板上に結晶が出現することを見いだした。結晶は液滴の外側に同心円状に出現する。液滴中の溶質分子は外側のオイル相に拡散し、金粒子表面に吸着し濃縮されて結晶化したと考えている。さらに、滴下する溶液は飽和溶液でなくても結晶化する。光照射を行うと、円周の直径が小さいところで結晶化が起こる。二種類の溶質を混ぜて滴下すると、異なる半径で別々に結晶化する。これらの現象を見出し、結晶化が難しい物質を結晶化することを試み、混合物の分離に応用できる可能性について研究する。物質によって結晶化が起こる場所が異なるのは、水相とオイル相での二相間分配平衡と、オイル相と金ナノ構造での吸着平衡が物質により異なるためであることを示す。この平衡定数を変えることにより、別々の場所で結晶化させ、分離・精製が行うことを計画している。金のナノ構造は、物質を吸着する機能を持つ。ナノ構造のギャップでは表面プラズモン共鳴による増強電場が発生し、光ピンセット効果で分子をトラップする。ギャップで分子がトラップされて濃縮され結晶化が始まると考えられる。この方法は新しい分離・精製の原理である。今までに合成分野で用いられているカラムを用いた分離・精製では大量の溶媒とシリカゲルが必要であった。この方法は廃棄物を出さず、SDGｓな方法である。時代に即した方法として研究を育てる。

这项研究涉及使用吸附对金颗粒的影响以及表面等离子体共振的增强电场的捕获效果以及难以结晶的分子的结晶。据发现，在构造金纳米结构的底物上滴加氨基酸或肽的溶液，在液滴外的油相中的金底物上出现晶体。晶体在液滴的外部出现。据信，液滴中的溶质分子扩散到外油相中，吸附在金颗粒表面，浓缩和结晶。此外，即使它不是饱和溶液，倒数溶液也会结晶。当光照射时，会发生结晶，而周长的直径很小。当将两种类型的溶质混合并掉落时，它们在不同的半径下分别结晶。我们将发现这些现象，试图使难以结晶的材料结晶，并研究其在混合物分离中的可能性。结果表明，材料之间结晶的位置的差异是由于以下事实：水相和油相之间的两阶段分区平衡以及油相和金纳米结构之间的吸附平衡因材料而异。通过改变平衡常数，计划在不同位置进行结晶，并进行分离和纯化。金纳米结构具有吸附材料的功能。纳米结构间隙由于表面等离子体共振而产生增强的电场，并使用PhototWeezer效应捕获分子。人们认为分子被困在间隙中，并开始结晶。该方法是分离和纯化的新原理。为了使用合成领域中使用的色谱柱进行分离和纯化，直到现在，需要大量的溶剂和硅胶。该方法不会产生浪费，也是可持续发展方法。将研究作为与时代一致的方法进行培养。

项目成果

近赤外光線力学療法に用いるpH応答性ポルフィリン誘導体のリポソーム中におけるpH応答挙動

脂质体近红外光动力治疗中pH响应型卟啉衍生物的pH响应行为

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiroaki Horiuchi;Masataka Isogai;Kazutaka Hirakawa;Tetsuo Okutsu;奥津哲夫;桐生みか・堀内宏明・奥津哲夫;齋藤文恵・佐藤友彦・堀内宏明・奥津哲夫;髙須賀友香・堀内宏明・奥津哲夫;腰越依紗那・堀内宏明・奥津哲夫;秋葉菜々子・堀内宏明・奥津哲夫;堀内 宏明・石田 ことみ・小島 優樹・奥津 哲夫
• 通讯作者: 堀内 宏明・石田 ことみ・小島 優樹・奥津 哲夫

タンパク質の金ナノ粒子への吸着および結晶化における電荷の影響

电荷对金纳米颗粒上蛋白质吸附和结晶的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiroaki Horiuchi;Masataka Isogai;Kazutaka Hirakawa;Tetsuo Okutsu;奥津哲夫;桐生みか・堀内宏明・奥津哲夫;齋藤文恵・佐藤友彦・堀内宏明・奥津哲夫;髙須賀友香・堀内宏明・奥津哲夫
• 通讯作者: 髙須賀友香・堀内宏明・奥津哲夫

タンパク質の結晶核形成のその場観察

蛋白质晶体成核的原位观察

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiroaki Horiuchi;Masataka Isogai;Kazutaka Hirakawa;Tetsuo Okutsu;奥津哲夫;桐生みか・堀内宏明・奥津哲夫;齋藤文恵・佐藤友彦・堀内宏明・奥津哲夫;髙須賀友香・堀内宏明・奥津哲夫;腰越依紗那・堀内宏明・奥津哲夫
• 通讯作者: 腰越依紗那・堀内宏明・奥津哲夫