総説(Review Article):膜(MEMBRANE),38(2),64-69(2013) X–ray Reflectivity Measurements for Characterizing Protein Films Yohko F. Yano Department of Physics, Kinki University 3-4-1, Kowakae, Higashiosaka City, Osaka 577-8502, Japan 1. はじめに X ,X をベース した ある. 体 に ,2 つ を ける に を, に,サブナノメータオーダー るこ が きる. 体,液体を わず, ,セラミックス, 体 ハードマテリアルから, , 活 ,液 , 体 (タンパク , , DNA) ソフトマテリアルま , い対 が ため, 学 対 している 『 』 に ,大変 ツールだ われ る.また, に する ,これま 30 から あったが, 学 を い れ ,ミリ り, え , 体 こる を えるこ い,か し れ い. ,X それを って 々が に してきた「タンパク 」について する. 2. X 線反射率法 2.1 X 線反射率法とは 『X 』 について ,2009 に る が 刊されている 1) , に たる に , するこ を お めしたい.ここ , けに概 みを する. X 1 Å あるため, を すれ , を るこ が きる.一 , X に対する , 異 り, わずかに 1 より さいこ から,Fig. 1 ように (α<α c ,α c 角) を こす.こ き,X さ , わずかナノメータオーダー るため,X を するこ によって, を る こ が きる. Tel: 06-6721-2332 4088 Fax: 06-6727-4301 E-mail: [email protected]X 線反射率法を用いたタンパク質の界面吸着膜の構造解析 矢野陽子 大学 学 学 学コース 〒 577-8502 大 大 3-4-1 ●特集 生体膜・タンパク質機能解明の新しい切り口 X–ray reflectivity is a non–destructive characterization technique for thin films. Either solids or liquids, inorganic or organic compounds can be analyzed. Although this technique has the disadvantages that relatively wide and flat samples are necessary, they are overcome by using synchrotron radiation sources. In this article, characterization of protein layers bound to supported lipid bilayers and time–resolved measurements for protein layers formed on a water surface are shown for examples. Key words : X–ray reflectivity / protein adsorption / thin films / lipid bilayers
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X ray Reflectivity Measurements for Characterizing Protein Films...Fig. 1 Refraction and reflection of light and X–rays. Fig. 2 X–ray reflectivity measurements. (a) angle–dispersive
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総説(Review Article):膜(MEMBRANE),38(2),64-69(2013)
X–ray Reflectivity Measurements for Characterizing Protein Films
Yohko F. Yano
Department of Physics, Kinki University3-4-1, Kowakae, Higashiosaka City, Osaka 577-8502, Japan
X–ray reflectivity is a non–destructive characterization technique for thin films. Either solids or liquids, inorganicor organic compounds can be analyzed. Although this technique has the disadvantages that relatively wide and flatsamples are necessary, they are overcome by using synchrotron radiation sources. In this article, characterization ofprotein layers bound to supported lipid bilayers and time–resolved measurements for protein layers formed on awater surface are shown for examples.
Key words : X–ray reflectivity/protein adsorption/ thin films/ lipid bilayers
Fig. 3 (a) Electron density profiles simplified by step func-tions; (b) derivatives of the electron density profilesof (a); (c) X–ray reflectivity normalized with theFresnel reflectivity.
Fig. 4 (a) Schematic of the microfluidic chamber used tocharacterize a protein–coated supported lipid bilayer(SLB) on an imbedded SiO2 substrate using X–rayreflectivity and fluorescence microscopy. (b)Normalized reflectivity scans of bare (A) and pro-tein-coated (B) SLBs. (c) Electron density profilesof SLBs without protein (A) and with a protein layer(B) and extracted from the fitting of the reflectivity.Reproduced from Ref. (2). Copyright 2007 Ameri-can Chemical Society.
Fig. 5 X–ray irradiated area on a sample surface.
MEMBRANE,Vol. 38 No. 2(2013) 67
サイズと入射角αで決まる.斜入射条件では,図中斜線のように X線進行方向にのみビームが広がる.例えば,典型的なサイズ h×w= 0.1 mm× 1 mmのX線ビームを試料に対して 0.1°で入射すると,照射長さは ( h / sinα)= 57 mm になり,1°で入射すると,5.7 mmになる.大きな膜が用意できない場合は,反射強度が弱くなるのを覚悟してビーム幅 hを狭めるか,低 qz側のデータをフィッティングに含めない,などの対策をとる必要がある.一方,膜が均一ではなくドメインが存在する場合
Fig. 8 Time–resolved electron density profiles at an air-water interface obtained from X–ray reflectivitymeasured after the LSZ injection into buffer solu-tions with (a) and without NaCl (b).
MEMBRANE,Vol. 38 No. 2(2013) 69
Fig. 9 Schematic pictures of the LSZ films formed at theair–buffer interface without (a) and with NaCl (b).