電場を用いた誘導自己組織化による動的パターン形成制御法の開発

开发利用电场诱导自组装的动态图案形成控制方法

基本信息

批准号：
15J09841
负责人：
宮廻裕樹
金额：
$ 2.18万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は，電子線により誘導されるナノ電場（バーチャル電極）を用いて分子間の静電相互作用などの分子間力を操作することにより，ソフトマターがつくる自己組織化構造を動的に誘導する制御インタフェースを構築することを目的としている．本年度は，人工脂質二重膜の流動性パターニングや相分離ドメイン構造の誘導への応用について研究を行った．DOPC(1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine)，DPPC(1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine)，コレステロールと蛍光標識された脂質を含む脂質二重膜を自発展開法によって厚さ100 nmの窒化ケイ素（SiN）膜上に形成し，SiN薄膜を介して加速電圧2.5 kVの電子線を間接的に照射したときの蛍光強度の変化を計測した．その結果，電子線の照射領域において蛍光強度の減少が見られ，電子線照射終了後には蛍光強度の急速な回復が見られた．これは，電子線による電場によってSiN薄膜の表面エネルギーが変化したことにより，脂質分子がSiN薄膜上から脱離したあと，照射領域外から脂質分子が再展開したためであると考えられる．さらに，蛍光強度の回復が見られたあとドメイン構造の成長が観察された．コレラ毒素Bサブユニットが特異的に吸着する糖脂質を混ぜて同様の実験をした結果，成長したドメイン構造においてコレラ毒素Bサブユニットの吸着量が多くなり，このドメイン構造が液体秩序相であることを示唆する結果が得られた．以上の結果から，人工脂質二重膜の流動性を電子線によるバーチャル電極により制御することで，人工脂質二重膜のドメイン構造を動的に誘導できることが実証された．開発された制御インタフェースは人工脂質二重膜を用いたデバイスのラピットプロトタイピングなどへ応用できると考えられる．

这项研究通过利用电子束诱导的纳米电场（虚拟电极）操纵分子间力（例如分子之间的静电相互作用）动态诱导软物质创建的自组织结构。今年，我们对人工脂质双层膜的流动性模式及其在诱导相分离域结构中的应用进行了研究。含有 DOPC（1,2-二油酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱）、DPPC（1,2-二棕榈酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱）、胆固醇和荧光标记脂质的脂质双层的自发膨胀形成于通过方法形成厚度为100nm的氮化硅(SiN)薄膜，并通过SiN薄膜施加2.5的加速电压。我们测量了用 kV 电子束间接照射时荧光强度的变化。结果，在电子束照射区域中观察到荧光强度降低，并且在电子束照射结束后观察到荧光强度快速恢复。这被认为是因为电子束产生的电场使SiN薄膜的表面能发生变化，导致脂质分子从SiN薄膜上脱离，然后从照射区域外重新部署。此外，在荧光强度恢复后观察到域结构的生长。用特异性吸附霍乱毒素B亚基的糖脂混合物进行了类似的实验，结果表明，生长的域结构中霍乱毒素B亚基的吸附量较大，表明该域结构是液态有序相。得出的结果表明。上述结果表明，可以通过使用电子束的虚拟电极控制人工脂质双层的流动性来动态诱导人工脂质双层的域结构。开发的控制接口可应用于使用人工脂质双层膜的设备的快速原型制作。