水中ピコキャビティのアクティブ形成と分子分解能ダイナミック分光への応用

水下微微腔的主动形成及其在分子分辨率动态光谱中的应用

基本信息

批准号：
22K18988
负责人：
斎木敏治
金额：
$ 3.99万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18988/
关键词：
金ナノ粒子 DNA 表面増強ラマン散乱ナノポア相変化材料タンパク分子

项目摘要

直径40nmの金ナノ粒子とアデニン、シトシン、グアニン、チミン塩基をpH3.5、ならびにpH7.0下でそれぞれ混合し、さらに塩の添加、加温インキュベーションを行うことにより金ナノ粒子二量体を形成した。塩基の濃度の関数として、ゼータ電位、二量体の吸収ピーク波長、ラマンスペクトルを詳細に計測した。低pH下でプロトン化するアデニン、シトシンの場合、塩基濃度とともにゼータ電位の絶対値が低下し、二量体形成効率が向上することを確認した。一方、特にアデニンの場合、濃度とともに金表面に対して五員環・六員環面が垂直な配置をとりやすくなり、二量体の粒子間ギャップが増大すると同時に、ブリージングモードのラマン信号が相対的に増強されることが明らかとなった。これらの実験と並行して、オリゴヌクレオチドを対象として同様の実験を実施した。例えば25塩基長のグアニンオリゴヌクレオチドの中央をアデニンに置き換えたものを使用し、塩基分解能の実証を試みた。水中でブラウン運動する単一の二量体からのラマンスペクトルを多数測定したところ、その多くはグアニンのみ、あるいはグアニンとアデニンのピークを含むものであったが、一定の頻度でアデニンのみのピークが出現するスペクトルが得られた。この結果は、光が金原子スケールで局在し、一塩基分解能が実現していることを示唆するものである。窒化シリコンメンブレンに収束イオンビームでナノポアを形成した後、GeSbTeを成膜した。ナノポア部に光照射をしながら長鎖DNAのナノポア通過頻度を計測したところ、光照射加熱によってDNAを効率よく捕捉できることを確認した。また、PEG・エタノールと金ナノ粒子の混合液に対して、マランゴニ流に起因する液滴を形成し、その内部において金ナノ粒子が複合体を自然形成することを確認した。

将直径为40 nm的金纳米颗粒与pH 3.5和pH 7.0的腺嘌呤，胞嘧啶，鸟嘌呤和胸腺氨酸碱混合，并加入盐并温暖孵育以形成金纳米颗粒二聚体。 ZETA电位，二聚体的吸收峰波长和拉曼光谱的详细测量是基础浓度的函数。已经证实，在低pH下质子化的腺嘌呤和胞嘧啶的情况下，Zeta电势的绝对值随着碱浓度而降低，从而提高了二聚体的形成效率。另一方面，尤其是在腺嘌呤的情况下，据透露，据浓度，五元和六元的环形表面更可能垂直于金表面排列，从而增加二聚体的颗粒间隙，而同一时间，呼吸模式中的拉曼信号相对增强。与这些实验并联，使用寡核苷酸进行了类似的实验。例如，我们尝试使用腺嘌呤来证明碱基分辨率，该腺嘌呤用于替代25碱基长的鸟嘌呤寡核苷酸的中心。测量了来自单二聚体在水中移动棕色的大量拉曼光谱，尽管其中大多数含有鸟嘌呤，或者鸟嘌呤和腺嘌呤峰，但我们获得了一个光谱，其中仅腺嘌呤峰出现在一定频率下。该结果表明，光定位在金原子量表上，实现了单个碱基分辨率。在用聚焦离子束在氮化膜上形成纳米孔后，形成了gesbte。当用光照射纳米孔时测量长链DNA的纳米孔传递频率时，可以证实DNA可以通过光辐照加热有效地捕获。此外，在PEG，乙醇和金纳米颗粒的混合液体中形成了由Marangoni流动引起的液滴，并确认金纳米颗粒自然会在混合物内部形成复合物。