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Attachment of mechanical parts to microorganisms using avidin/biotin bonding for giving the high functionality as living micromachines

Research Project

Project/Area Number 16K12880
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Biomedical engineering/Biomaterial science and engineering
Research InstitutionTokyo Denki University

Principal Investigator

ITO Akitoshi  東京電機大学, 工学部, 教授 (50211743)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2018: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2017: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywordsバクテリア / 行動制御 / アビジンビーズ / 作業用具 / マイクロマシン / ミドリムシ / 枯草菌 / ビオチン標識 / 生きたマイクロマシン / クラミドモナス / アビジン / ビオチン / 人工物 / 接着 / 光ピンセット / バイオテクノロジー / 微生物
Outline of Final Research Achievements

We examined the possibility of using an avidin-biotin bond to attach an object to a protist or a bacterium. Biotin coating on protists was difficult to process without loss of physiological activity. On the other hand, bacteria can be coated while maintaining physiological activity, and natural adhesion by mixed culture and forced adhesion using optical tweezers and micropipette were examined. The latter is still difficult to bond to the target position because of its small size. In the former case, beads are often attached in front of the cells, and large beads can be attached for high-speed swimming, which is promising as a power source. In addition, the cells may be in a continuously rotating tethered cell state, which can be applied to give continuous vibration.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

サイズの小さいバクテリアに機械的仕事をさせようという試みはほとんどなく,生物学の実験においてアビジン・ビオチン結合は利用されているものの,それをマイクロマシンの作業用具に利用しようという視点で使う研究はない.今回の研究で,枯草菌の菌体前方にアビジンビーズを接着したものが,枯草菌の化学走性で操ることで,動くマイクロビーズとして物体輸送に利用可能であることを示せたことは学術的,社会的に意義がある.また,菌体が連続回転するテザードセル状態のバクテリアを,ビーズをコントロールすることで弱い連続振動を与える振動減として利用可能であることを示せたのも,学術的・社会的に意義深いと考えている.

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Open Access: 1 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] アビジン・ビオチン接着による微生物用作業用具装着方法の検討2018

    • Author(s)
      廣岡孝介,早坂望,伊東明俊
    • Journal Title

      日本機械学会ロボットメカトロニクス講演会2018

      Volume: なし

    • NAID

      130007551850

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Open Access
  • [Presentation] アビジンビーズを結合した枯草菌の生きたマイクロマシンとしての機械的利用法の検討2019

    • Author(s)
      廣岡孝介,伊東明俊
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクスメカトロニクス講演会Robomech2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] アビジン・ビオチン接着による微生物用作業用具装着方法の検討2018

    • Author(s)
      廣岡孝介,早坂望,伊東明俊
    • Organizer
      日本機械学会ロボットメカトロニクス講演会2018
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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