ナノインデンター

Bruker最新ナノインデンテーション（ナノ機械的特性評価）システムのご紹介

ナノインデンテーションシステム業界をリードするBrukerより最新システム・評価事例をご紹介します

摩擦摩耗試験機 

最新トライボロジーの多角的評価手法 　～多機能摩擦摩耗試験機 のご紹介～

研究開発・製造プロセス・品質管理など摩擦摩耗研究の現場で用いられている様々な評価事例とブルカーの摩擦摩耗評価技術についてご紹介します。

 特別講演 

「高速AFMとそのバイオ応用研究の概観」

高速AFMは約15年に亘る要素技術開発を通して2008年頃に確立された。高速AFMは個々のタンパク質分子の姿とその動作を直接観察することを初めて可能にした。現在では広く利用され、バイオ分野に限っても既に300編近い論文が発表されている。捉えた動画像には既知の事実だけでなく、今まで知られていなかった分子の振る舞いも現れることが多く、意外な新発見に導く。上手に対象を選び、それに適したアッセイ系を構築し、色々な溶液条件で観察を繰り返し、得られたデータを丹念に解析すれば、新発見に至る可能性は増大する。2008年以降も高速AFM技術は進歩している。イメージング速度、試料への低侵襲性といった基本性能も徐々に改善されてきている。機能拡張も進んでおり、例えば、蛍光顕微鏡や光ピンセットとの融合システムや、イメージング中に試料操作可能なインターラクティブモードが開発されている。本講演では高速AFM技術とそのバイオ応用研究の全体を概観し、高速AFMを自身の研究に利用することを考えている学生や研究者の一助としたい。

金沢大学 ナノ生命科学研究所　特任教授 安藤 敏夫 先生　

 特別講演 

「高速AFMによるレット症候群の原因タンパク質MeCP2の一分子動態観察」

MeCP2（メチル化CpG結合タンパク質2）は、染色体制御に関わるタンパク質であり、脳の発達や脊椎動物の活動に必須である。MeCP2の変異は、レット症候群とよばれる神経発達障害を引き起こすが、天然変性領域とよばれる従来の構造解析の手法では解析が難しいヒモ状の形状をもつめ、分子全体の形状や動態の情報は欠如していた。高速AFMで野生型のMeCP2を観察すると、MeCP2は小さな構造部位から2本のヒモ状部位が生えている形状をしていることが明らかとなった。面白いことに、小さな構造部位は、フォールドとアンフォールドの構造遷移を示した。また、レット症候群を引き起こす変異体を解析すると、小さな構造部位の構造安定性は野生型のものと異なることが明らかとなった。さらに、DNAとの相互作用の様式やDNAの凝集過程を直接観察することに成功した。発表では、高速AFMで撮影された映像を交えながらMeCP2の分子動態について議論したい。

金沢大学 ナノ生命科学研究所　教授　古寺 哲幸 先生 

 特別講演 

「高速原子間力顕微鏡による医学薬学研究への展開

―アミロイド凝集過程とその抑制因子の作用機序の解明を目指して―」

高齢社会の中で、老化とともに進行するアルツハイマー病、パーキンソン病、2型糖尿病などのアミロイド凝集を原因とする疾病が顕在化してきており、病理メカニズムの解明と予防・診断・治療方法の開発が課題となっている。

近年、複数のアミロイド病で、原因タンパク質が凝集過程で多様な構造をとり、構造と表現型（症状）の間に相関があることが発見され、原因タンパク質の構造動態の解明が欠かせない状況となっている。しかし、多様な構造の凝集分子種の共存が解析を困難にしている。

高速原子間力顕微鏡（高速AFM）が実現した個別の分子の構造動態の撮影は、多様な分子種が共存する中での個々の凝集体分子種の構造動態の解明を可能にした。本セミナーでは、これまで撮影してきた様々なアミロイドタンパクの構造動態について紹介したい。

金沢大学 ナノ生命科学研究所　准教授 中山隆宏  先生 

 特別講演 

「高速AFMによる酸素発生光化学系II のドメイン構造揺らぎの可視化」

光化学系II（PSII）は光合成水分解反応を担う膜タンパク質複合体である。水分解の触媒部位はMn4¬CaO5クラスターであり、D1およびCP43タンパク質のアミノ酸残基を介してPSIIの内腔側に結合し、さらに周囲を３種類の表在性タンパク質に囲まれている。PSIIはこれまで、X結晶構造解析やクライオ電子顕微鏡などで詳細な構造決定が行われてきたが、大域的な構造ダイナミクスに関する知見は殆どなかった。高速AFMによりチラコイド膜上でのPSII複合体の観察を行ったところ、表在性タンパク質の段階的な解離やPSIIの一部ドメインの大きな可逆的構造変化が観察を観察された。講演では、高速AFMで可視化されたPSIIの大きな構造変化のドメイン同定とその機能的意味について議論する。

名古屋大学大学院 理学研究科   教授 内橋 貴之 先生

「新規高速AFM NanoRacer ～毎秒50フレームで分子動力学のリアルタイム観察～」

今夏、新しくリリースされた高速AFMシステム NanoRacerは、毎秒50フレームという圧倒的なイメージング速度を誇り、高速性に加え原子分解能を兼ね備えた高いイメージング性能，そしてこれまでにない使いやすさを実現しています。NanoRacerは、微小カンチレバーの使用を想定して設計されており、流体中の試料観察において100 nm x 100 nmの走査範囲、測定点数10,000ピクセルの条件下にて秒間50フレームのイメージングを実現しています。さらに光熱励振機能や，新しい高分解能XYZフレクシャースキャナー、そして，その各軸に低ノイズ位置センサーを搭載したNanoRacerは、世界最高レベルの力検出感度と高い空間分解能、そして最高の安定性を兼ね備えております。生化学、分子生物学そして医療関連分野において，単一分子の振る舞いや分子反応のダイナミクス解析にNanoRacerを用いることで、現象に対するより深い理解につながるデータの獲得が可能となると期待されます。

ブルカージャパン株式会社　アプリケーション部　アプリケーションエンジニア　塚本和己 

オープンフォーラムディスカッション

『ブルカー・アリコナ社製 非接触三次元測定機を用いた革新的な金型測定』

ブルカー・アリコナ社非接触三次元測定機の最新機種であるインフィニートフォーカスG5+とµCMMの最新ソフトウェアバーティカル・フォーカス・プロービングなどを駆使した、金型や入子に対する革新的な測定方法をご紹介いたします。

株式会社ユーロテクノ 営業チーム　藤田 篤 氏
　

『ブルカー社製  非接触三次元白色干渉顕微鏡による高性能テクスチャ測定』

最前線で活躍する3D白色干渉顕微鏡 Contourシリーズによる高精度な局所測定手段と効果的な解析による様々な加工面評価の評価例をご紹介いたします。

ブルカージャパン株式会社　　ナノ表面計測事業部　　秋本壮一

[特別講演]
「弾性流体潤滑(EHL)の基礎と摩擦に及ぼす表面粗さの影響」

転がり軸受に代表される多くの油潤滑下の機械要素接触部の運転状態である弾性流体潤滑（EHL）下で
生じる現象の基礎と、表面粗さと摩擦係数に関する研究、グリースの新たな評価法の提案などについて紹介する。

九州工業大学　大学院工学研究院　　機械知能工学研究系　　トライボロジー研究室
助教 西川宏志先生

「多機能摩擦摩耗試験機 UMT-TriboLabのご紹介」

トライボロジー研究による経済効果はそれぞれの国におけるGDPの約3%(日本では15兆円)と言われております。
この数値からトライボロジー研究の重要性が分かるかと思います。摩擦・摩耗の研究開発用途として、UMT TriboLabはその多機能性とコンパクトで使いやすいことから世界で広く使われています。今回は製品とその応用事例をご紹介いたします。

ブルカージャパン株式会社　　ナノ表面計測事業部　　アプリケーション部　塚本和己 

ブルカージャパン株式会社　　ナノ表面計測事業部　　アプリケーション部　寺山剛司

[特別講演]
「原子間力顕微鏡の最前線

− AFMによる液中高分解能イメージングおよび生体分子間相互作用力の可視化 –」

タンパク質分子やDNAなどの生体分子系は、ナノスケールの高度なシステムとして機能し、細胞レベルでの信号認識・伝達、エネルギー変換など多様な生体機能を担っている。原子間力顕微鏡（AFM）による高分解能イメージング法は、こうした分子スケールでの生体試料の機能解析において強力な手法となることが期待されており、実際、抗原-抗体反応やDNA–タンパク質複合体など分子認識における生化学メカニズム解析に向けた計測へと急速に展開しつつある。特に、周波数変調AFM（FM-AFM）をベースとする３次元フォースマップ法は、水和構造や電荷分布を直接可視化する強力な手法であり、固液界面系の構造・物性計測や、生体分子間相互作用力の直接計測・可視化法へと展開しつつある。

本セミナーでは、FM-AFMおよび３次元フォースマップによる固液界面および生体分子の水和構造や電荷分布可視化の現状を述べるとともに、生体分子間相互作用の直接マッピングの現状と展望について解説したい。

京都大学 工学研究科 電子工学専攻　教授 山田啓文 先生　

「ブルカー原子間力顕微鏡PeakForceTapping 10周年記念
～原子間力顕微鏡によるナノスケールへの挑戦～」

ブルカー独自の測定モードであるPeakForceTappingは発表から10年を迎えます。 PeakForce Tappingモードを採用することで、従来測定が困難であった様々なサンプルのイメージング例、 高解像度と機械特性マッピングの同時測定例、従来は不可能であった導電率と電気化学応答の測定例、 優れた解像度または新機能を備えた独創的な新しいモードについて等、これまでの経緯を振り返りながら解説します。

ブルカージャパン株式会社　アプリケーション部　部長　鈴木操