デオキシリボ核酸でできた、機械的特性を調節できる環境に優しい固体膜
Green solid films with tunable mechanical properties made from deoxyribonucleic acid
2014年3月14日 NPG Asia Materials 6, e3 (2014) doi:10.1038/am.2014.4
DNA膜：全ては水次第
最近、DNAは生物医学分野だけでなく、本来の機能とはかけ離れた材料工学における高信頼性構成要素としても汎用性が高いことが明らかになった。しかし、固体状態のDNAの特性はあまり知られていない。このたび、九州大学の田中敬二教授および松野寿生准教授を中心とする研究チームは、DNA膜が、単にその水分含有量を変えるだけで機械的特性を調節できる有用な構造材料になることを示した。例えば、DNA膜は、乾いた状態ではガラス状高分子のように振る舞うが、湿らせると半結晶性に変化した後でゴム状になる。研究チームは、赤外分光法とX線回折法でDNA膜の特性評価を行い、こうした引張応答が構造変化に起因することを明らかにした。すなわち、DNAの二重らせんは、水分含有量が少ないと塩基対間距離の短い密な右巻きA型構造をとるが、水分含有量が増えると塩基対間の距離が少し伸びて、より一般的な右巻きB型構造に変化するのだ。さらに、B型構造のDNA二重らせんは引張により高密度化する。
DNA films: A matter of water
In recent years, DNA has proven to be a versatile material not only for applications in biomedicine but also — further from its natural function — as a reliable building block in materials engineering. Yet, little is known about its properties in the solid state. Hisao Matsuno, Keiji Tanaka and co-workers have now shown that DNA films make for structural materials with mechanical properties that can be tuned simply by varying the amount of water they contain. Drier films behave like glassy polymers; on wetting, the films become semi-crystalline and then rubber-like. By characterizing the films through infrared spectroscopy and X-ray diffraction, the Japan-based team revealed that the tensile response arises from a structural change: with little water, the DNA double helices adopt the compact, right-handed A-form. With increasing water content, these convert to the more well-known B-form. Furthermore, they pack more densely under stretching.
