Mechanical folding of nano-rigid origami at a two-dimensional interface

二维界面处纳米刚性折纸的机械折叠

基本信息

批准号：
22K19824
负责人：
石川大輔
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
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-22K19824/
关键词：
DNAナノテクノロジー界面膜機械受容チャネル折り紙

项目摘要

本年度は、構造DNAナノテクノロジーの一種であるDNAオリガミ手法を用いて、力学的に変形可能な機械受容性を有するナノチャネルを作製した。このナノチャネルは、DNA二重らせんを束ねた剛直な板を、柔軟な1本鎖DNAで連結した剛体折り紙構造をもち、四角形ねじり折りの蓋と中空の四角柱構造体の2つのパーツで構成される。作製後の各パーツを透過電子顕微鏡で観察し、各々設計通りの構造体が形成されていることを確認した。中空の四角柱構造体の電子顕微鏡像から、1本鎖DNAで連結した四隅の内角を計測したところ、設計通りの90°付近に偏りつつも幅広い分布を示したことから、ナノチャネルが意図したとおりの機械受容性を有することが明らかとなった。さらに、このチャネルを気水界面に局在させるために四角柱構造体の一部に疎水基を修飾し、その成否をアガロースゲル電気泳動と油中水滴エマルション観察から確認した。また油中水滴エマルション観察から、疎水基修飾した四角柱構造体が油水界面に集積可能であることを確認し、さらに構造体の集積量が疎水基本数によって変化することを見出した。この結果から、今後実施予定である、ナノチャネルの気水界面集積における導入疎水基の本数を最適化することができた。現在、疎水基修飾したナノチャネルと、気水界面において効率よく力学的な力を印可するためのマトリクスである脂質分子を用いて、気水界面膜の作製条件を検討している。

今年，我们使用 DNA 折纸（一种结构 DNA 纳米技术）来创建机械可变形的机械敏感纳米通道。该纳米通道具有刚性折纸结构，其中由DNA双螺旋制成的刚性板通过柔性单链DNA连接，并且由两部分组成：矩形扭转折叠盖和空心矩形棱柱结构。制造后，使用透射电子显微镜观察各部分，并确认各部分按照设计形成。当我们从空心四棱柱结构的电子显微镜图像中测量由单链DNA连接的四个角的内角时，我们发现，尽管它们按照设计偏向90°左右，但它们表现出广泛的分布，这表明据透露，纳米通道具有相同的机械感受性。此外，为了将该通道定位在空气-水界面处，用疏水基团修饰了部分方棱柱结构，并通过琼脂糖凝胶电泳和油包水乳液观察证实了其成功或失败。此外，通过观察油包水乳液，我们证实疏水基团修饰的四棱柱结构可以在油水界面处积累，此外，我们发现结构积累的量根据疏水碱基数而变化。根据这一结果，我们能够优化纳米通道的空气-水界面整合中引入的疏水基团的数量，这是我们计划在未来进行的。目前，我们正在研究使用疏水基团修饰的纳米通道和脂质分子制造空气-水界面膜的条件，该膜作为在空气-水界面上有效施加机械力的基质。