2012年研究カタログ
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■ 研究担当:篠田渉 ■ ナノシステム研究部門 分子シミュレーショングル-プ■ 連携担当:太田敏隆 バイオ・ソフトマテリアル分子設計のための階層的分子シミュレーションの開発と応用研究のポイント研究のねらい研究内容連携可能な技術・知財 ●バイオ・ソフトマテリアル複雑分子集合系の分子設計技術の実現 ●自己組織化構造形成・転移の分子シミュレーションによる直接観察 ●分子とメソスケール理論を橋渡しする階層的手法による解析技術 分子設計によるメソ領域に及ぶ分子集合体構造の予測・制御を目指し、分子論に基づいた階層的分子モデリング技術の導入によって、分子シミュレーションで扱うことのできる時間/空間領域を広げ、これまで不可能であった分子自己組織化過程の直接観察、自己組織化構造の安定性や物性評価を可能とします。この成果はミセルやリポソームなどのDDS(薬物搬送システム)におけるキャリアの分子設計、抗菌剤・カーボンナノ材料など様々な分子の生体膜への影響調査などに適用しており、さらに(高分子)電解質など様々なソフト材料に適用可能な技術です。 階層的分子モデリング技術の開発によって、これまで分子シミュレーションでは不可能であったメソスケールの分子集合構造・物性予測を可能としました。主に両親媒性分子を対象として階層的分子モデル(全原子モデルに基づく粗視化)を開発し、自己集合構造形成過程の観測、構造安定性を解析し、実験的な解析が困難な1-100nmの空間領域におけるモルフォロジー解析・予測を実現しました。さらに、分子集合体の構造変化に伴う自由エネルギー変化の評価法を開発しています。これにより、マルチスケールに渡るバイオ・ソフト材料の物性評価が可能となります。●表面・界面構造、分子吸着挙動解析●溶解度、分子分布、構造安定性解析●分子モデリング技術(全原子・粗視化分子モデル)● CPU/GPUを用いた高速分子動力学シミュレーション及び自由エネルギー解析技術謝辞: 本研究の一部は、JST-CREST事業、科研費補助金 (23350014)によりサポートを受けています。 階層的分子モデル(全原子、粗視化モデル)と自己組織化構造の例(キュービック相、リポソーム)フラーレンによって誘起される膜構造変化(起伏)● 研究拠点つくば中央258ナノテクノロジー・材料・製造分野第3会場N-01N-01

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