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IBS、重水で生体分子の動きを観察する技術を開発

中性子含む重水を利用···電子顕微鏡での生体物質の損傷を防止


IBS(基礎化学研究院、キム・ドゥチョル院長)は先端軟性物質研究団のSteve Granick団長チームが重水を利用した液体-透過電子顕微鏡で長時間にわたり生体分子の動きをリアルタイムで観察する方法を開発したと8月1日に発表した。

人間の体は液体が大部分であり、溶液内で生体物質を観察する環境を作ることが必要となる。研究チームは以前の研究で液体が入った薄いグラフェンの袋を考案し電子顕微鏡使用時に発生する試料の乾燥の問題を解決し、無染色高分子の動きをリアルタイムで観察することに成功していた。

グラフェンの袋の中に入っている水は速い速度の電子に出会って水素や過酸化水素などに分解される。この過程で試料である生体高分子が損傷し、グラフェンの袋の中に空気の泡が生じるという問題点があった。これを解決するために水にグリセロールなどの物質を混ぜ電子ビームの影響を減らしたが観察時間を延長する方法が必要だった。

研究チームは一般の水と似た性質をもち人体に似た環境を作り中性子がある重水素で構成され電子と相互作用時に異なった反応を示し得る重水に注目した。研究チームは重水と水の環境を比較して高分子が損傷せず透過電子顕微鏡で観察される時間を測定した。その結果・重水内の高分子が2倍程度長く観察でき、試料の損傷が遅く現れることを確認した。

重水内の高分子はグラフェンの床との吸着-脱着の過程とジャンプ現象を示し、実際に体内にある分子と似た動きを示した。研究チームはまた重水の入ったグラフェンの袋が他の溶液を入れた袋に比べてどれほど長く液体環境を維持するかを測定した。他の溶液の袋が日程時間電子ビームに露出したとき最大で150秒程度空気の泡が袋に一杯になった。重水が入ったグラフェンの袋ではこの時間が200秒以上まで増えた。

論文の共同第1著者であるフアン・ワン研究委員は「電子顕微鏡で高分子試料が損傷する問題を根本的な段階で解決した。これは大きな生体物質を見るのに応用が可能で、低温電子顕微鏡でも重水を利用すれば従来よりも観察時間を長く確保できる」と述べた。

研究結果は材料分野の世界的学術誌『ACS Nano』電子版に7月18日付で掲載された。




[2018-08-08]

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