************第３０回尾張コンプレックスセミナー*************

題　目：  分子シミュレーションによる分子膜の構造と機能 
- 脂質二重膜からDDSへ -

発表者：　三上 益弘
	　Masuhiro Mikami

日　時：　７月１８日（金）午後３時００分～

場　所：　情報科学研究科６階６１６号室

内　 容： 
分子膜は，人工物であるバイオセンサ用分子膜から天然物である
細胞膜まで様々な構造と性質を持つ。これらの構造と性質を支配
するのは，分子膜を構成する単分子の分子構造と分子間相互作用，
そして熱揺らぎである。単分子の構造はX線構造解析などで実験的
に知ることができるが，分子間相互作用と熱揺らぎを実験的に
直接知ることは困難である。分子間相互作用を解析する最適な
方法として，量子力学の数値解法である非経験的分子軌道法が
あり，その分子間相互作用を用いてその分子集合体の形成する
構造と物性を解析する最適な方法として，統計力学の数値解法
である分子シミュレーションがある。本講演では，これらの内，
分子シミュレーションが，バイオリアクター，バイオセンサー
などのデバイスとして有望視されている脂質分子膜の開発に
おいて，どのように使われ，役立っているかを紹介する。また、
リポソームと糖鎖からなる能動的標的指向性DDSを対象にした
マルチスケールシミュレーション技術を紹介する。フラグメント
分子軌道法・分子シミュレーション・流体力学に基づいた本
方法は、DDSの開発で重要な(1)DDSナノ粒子設計，(2)レクチンと
糖鎖との分子間相互作用解析，(3)血管内におけるDDSナノ粒子の
流動解析を可能する。

 Membrane has various structures and properties from 
artificial biosensor membrane to natural cell membrane. 
What determines these structures and properties is the 
molecular structure of a single molecule that composes 
membrane, the intermolecular interaction, and the thermal 
fluctuation.  The structure of a single molecule can be 
determined experimentally with X-ray structural analysis, 
but it is difficult to measure the intermolecular interaction 
and the thermal fluctuation directly through experiments. 
As the most appropriate method for analyzing the intermolecular 
interaction, there is Ab initio molecular orbital method 
which is the numerical method in quantum mechanics. Moreover, 
molecular simulation, which is the numerical method in 
statistical mechanics, is the best way to analyze the structure 
and the physical property of the molecular aggregate. Here, 
I would like to present how useful molecular simulation is 
in the development of lipid membrane, which is regarded 
promising as a device for bioreactor, biosensor and others. 
Also, I would like to present the multi-scale simulation 
methodology for active targeting drug delivery system (DDS) 
consisting of a liposome and sugar chain. This simulation 
methodology based on the fragment molecular orbital method, 
molecular simulation and fluid dynamics enables us to do 
(1)design of DDS nanoparticle, (2)analysis of molecular 
interaction between lectin protein and sugar chain, and 
(3)flow analysis of DDS nanoparticles in a blood vessel, 
which are essential for the DDS development. 

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