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Development of biomolecular motor based autonomous molecular-robots and its potential application

Research Project

Project/Area Number 18F18323
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Review Section Basic Section 13040:Biophysics, chemical physics and soft matter physics-related
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

角五 彰  北海道大学, 理学研究院, 准教授 (10374224)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) KEYA JAKIA  北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2018-11-09 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2020: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2018: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords分子ロボット / 集団運動 / 物質輸送 / 自律機能 / 時空間制御 / アゾベンゼン / DNA / モータータンパク質
Outline of Annual Research Achievements

群ロボットは、リーダー不在でも自発的に環境適応し群れの形を変えるほか、仕事の分担や、不具合の補完など、単体のロボットにはなしえない複雑な仕事を効率よくこなすことができる。このような群ロボットは、医療や災害の現場での応用が期待され、現在では小型化に向けた競争が激しくなっている。申請者らは、最近、従来の機械式の群ロボットではなく、化学的に分子部品を組み立てることで、世界最小の群ロボット(分子ロボット)を開発することに成功した。本研究では、申請者らが開発した分子ロボットの発展を目指し、光信号により自律的に物質輸送可能な分子システムを構築することを目的としてきた。2020年度には、前年度までに構築した分子システムおよび時空間制御システムを用い、本研究課題である“光信号により自律的に物質輸送可能なシステム”の実行可能性を評価した。具体的な評価項目としては、1)光スイッチングの応答性(波長、照射強度および照射時間の依存性から評価)、2)輸送される輸送体のサイズや輸送体の種類(ラテテックス微粒子、磁性微粒子、有機結晶など)、3)輸送体の輸送効率(補足率と補足距離から試算)、4)輸送される輸送体の空間制度(フォトマスクのサイズ依存性より評価)などを検討することで物質輸送可能な分子システムを開発するうえで解決しなければならない課題を明らかにした。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Radial alignment of microtubules through tubulin polymerization in an evaporating droplet.2020

    • Author(s)
      Jakia Jannat Keya, Hiroki Kudoh, Arif Md. Rashedul Kabir, Daisuke Inoue, Nobuyoshi Miyamoto, Tomomi Tani, Akira Kakugo, Kazuhiro Shikinaka.
    • Journal Title

      PLoS One.

      Volume: 15(4) Issue: 4 Pages: 0231352-0231352

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0231352

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Control of swarming of molecular robots2018

    • Author(s)
      Keya Jakia Jannat、Kabir Arif Md. Rashedul、Inoue Daisuke、Sada Kazuki、Hess Henry、Kuzuya Akinori、Kakugo Akira
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 1-10

    • DOI

      10.1038/s41598-018-30187-1

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Autonomous molecular swarm robot realized by the intelligence of biomolecular motor system and DNA2020

    • Author(s)
      Jakia Jannat Keya
    • Organizer
      35th Summer University in Hokkaido
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Autonomous molecular swarm robots realized by sequential transfer of DNA signal2020

    • Author(s)
      Jakia Jannat Keya, Yuta Yamasaki, Akinori Kuzuya, Akira Kakugo
    • Organizer
      58th Annual Meeting of Biophysical Society of Japan
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of autonomous molecular robot utilizing biomolecular machines2020

    • Author(s)
      Jakia Jannat Keya, Ibuki Kawamata, Shinichiro M. Nomura, Akira Kakugo
    • Organizer
      超異分野 meetup -Toward innovation beyond boundaries
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Autonomous information transfer by molecular swarm robots through DNA-based sequential signaling2019

    • Author(s)
      Jakia Jannat Keya, Arif Md. Rashedul Kabir, Kazuki Sada, Akinori Kuzuya, Akira Kakugo
    • Organizer
      68th Symposiym on Macromolecules
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Swarming of molecular robots under autonomous strand generator2019

    • Author(s)
      Jakia Jannat Keya, Sosei Ichiseki, Ibuki Kawamata, Arif Md. Rashedul Kabir, Shinichiro M. Nomura, Akira Kakugo
    • Organizer
      The 20th RIES-HOKUDAI International Symposium
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Computing swarming of molecular robots under autonomous strand generator2019

    • Author(s)
      Jakia Jannat Keya, Sosei Ichiseki, Ibuki Kawamata, Arif Md. Rashedul Kabir, Shinichiro M. Nomura, Akira Kakugo
    • Organizer
      Hokkaido University-National Central University Joint Symposium on Materials Chemistry and Physics 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of autonomous swarming of microtubules utilizing the sequential signaling of DNA2018

    • Author(s)
      Jakia Jannat Keya, Arif Md. Rashedul Kabir, Akinori Kuzuya, Akira Kakugo
    • Organizer
      6th International life-science symposium
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-11-12   Modified: 2024-03-26  

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