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アメーバ型分子ロボットの内部構造と機能を制御する3次元探査型ナノマシンの構築

Publicly Offered Research

Project AreaDevelopment of Molecular Robots equipped with sensors and intelligence
Project/Area Number 15H00819
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

森島 圭祐  大阪大学, 工学研究科, 教授 (60359114)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2015: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywordsナノマシン / 細胞内操作 / カーボンナノコイル / 磁場駆動 / 細胞 / 分子ロボティクス / DNAオリガミ / リポソーム / 分子機械
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、生物の最小単位である細胞内部やアメーバ型分子ロボットの骨格となるリポソームの微小空間内でナノコイル状の磁場駆動型ナノマシンを自在に操作することで,細胞内部やアメーバ型分子ロボット内部を探査したり,構造と機能を制御できる3次元ナノ空間分子操作を実現することを目的とする.今年度は,細胞内でらせん型のナノマシンを磁場駆動し,観察,操作,及び回収することに成功した.また,DNA origami,ナノ造形技術を駆使することで,3次元のナノコイル構造体の設計試作を行った.細胞内へのナノマシン導入実験にはマウス筋芽細胞C2C12 を使用した.ナノマシンは導入後に蛍光観察ができるよう修飾して観察した.C2C12 が増加したのち,リポフェクション法により蛍光修飾したナノマシンを導入した.導入後,CellTracker Redを用いて細胞質を染色し,蛍光観察を行った.また,微小空間内に細胞が通過することのできないサイズの流路を設けることで,単一細胞をトラップすることができるマイクロ流体デバイスを作製した.まず蛍光染色した細胞懸濁液を作製したデバイス内に導入し,単一細胞をトラップした.その後,ナノマシンをデバイス内に導入し,回転磁場を印加することでナノマシンを駆動させ,トラップした細胞に接着させた.ナノマシンを接着させた細胞は培養した後,蛍光観察を行った.デバイス内での細胞のトラップ,およびトラップした細胞へのナノマシンの導入に成功した.また導入後,回転磁場を印加することで,トラップした細胞内でのナノマシンの駆動に成功した.以上の結果より,特定の単一細胞の細胞内刺激の可能性を示した.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (41 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (32 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 5 results) Book (1 results) Remarks (4 results)

  • [Journal Article] “A Method of Three-Dimensional Micro-Rotational Flow Generation for Biological Applications”2016

    • Author(s)
      Yalikun, Y., Kanda, Y. & Morishima, K.
    • Journal Title

      Micromachines

      Volume: 7 Issue: 8 Pages: 140-140

    • DOI

      10.3390/mi7080140

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Hydrodynamic vertical rotation method for a single cell in an open space2016

    • Author(s)
      Yaxiaer Yalikun, Yasunari Kanda, Keisuke Morishima
    • Journal Title

      Microfluidics and Nanofluidics

      Volume: 20(5) Issue: 5 Pages: 1-10

    • DOI

      10.1007/s10404-016-1737-y

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Contractile Performance and Controllability of Insect Muscle-Powered Bioactuator with Different Stimulation Strategies for Soft Robotics2016

    • Author(s)
      2.K. Uesugi, K. Shimizu, Y. Akiyama, T. Hoshino, K. Iwabuchi, K. Morishima
    • Journal Title

      Soft Robotics

      Volume: 3 Issue: 1 Pages: 13-22

    • DOI

      10.1089/soro.2015.0014

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Biofuel Cell Backpacked Insect and Its Application to Wireless Sensing2016

    • Author(s)
      K. Shoji, Y. Akiyama, M. Suzuki, N. Nakamura, H. Ohno and K. Morishima
    • Journal Title

      Biosensors and Bioelectronics

      Volume: 78 Pages: 390-395

    • DOI

      10.1016/j.bios.2015.11.077

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    • Author(s)
      上杉薫、塚本佳也、日浦綾美、福本健、島史明、明石満、森島圭祐
    • Organizer
      第16回日本再生医療学会総会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2017-03-07
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      K. Ogawa, K. Uesugi and K. Morishima
    • Organizer
      The 30th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS2017)
    • Place of Presentation
      Las Vegas(USA)
    • Year and Date
      2017-01-22
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      上杉薫、塚本佳也、日浦綾美、島史明、明石満、森島圭祐
    • Organizer
      日本機械学会第29回バイオエンジニアリング講演会
    • Place of Presentation
      ウインクあいち(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2017-01-19
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      平井皓基,平塚祐一,上杉薫、森島圭祐
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      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
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      ビッグパレットふくしま(福島県郡山市)
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  • [Presentation] ”引張刺激に対するiPS由来3次元心筋組織の拍動特性”2017

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      上杉薫、塚本佳也、日浦綾美、赤木隆美、宮川繁、澤芳樹、明石満、森島圭祐
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      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
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      ビッグパレットふくしま(福島県郡山市)
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  • [Presentation] 磁気駆動型ナノマシンの高効率細胞内導入を目指したデバイスの開発2017

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      宮川彰平、小川幸太、上杉薫、森島圭祐
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      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
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  • [Presentation] 身体機能回復を目的とした機械的刺激による組織形状変形2017

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      麻生晃雄、上杉薫、神田寛行、不二門尚、森島圭祐
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      関西学生会平成28年度学生員卒業発表講演会
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      大阪大学吹田キャンパス(大阪府吹田市)
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      麻生晃雄、上杉薫、神田寛行、不二門尚、森島圭祐
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      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
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      ビッグパレットふくしま(福島県郡山市)
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  • [Presentation] 生体分子モータを用いた積層型回転アクチュエータの設計と配向制御に関する研究2017

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      南方和之、平塚祐一、上杉薫、森島圭祐
    • Organizer
      関西学生会平成28年度学生員卒業発表講演会
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      大阪大学吹田キャンパス(大阪府吹田市)
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  • [Presentation] 生体分子モータを用いた積層型回転アクチュエータの設計と作製2017

    • Author(s)
      南方和之、平塚祐一、上杉薫、森島圭祐
    • Organizer
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
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      ビッグパレットふくしま(福島県郡山市)
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  • [Presentation] 生体の行動原理に基づいたソフトマテリアルの動的自立加工法に関する研究2017

    • Author(s)
      豊田和馬、上杉薫、森島圭祐
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      関西学生会平成28年度学生員卒業発表講演会
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      大阪大学吹田キャンパス(大阪府吹田市)
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  • [Presentation] 細胞内特性評価をおこなう磁気駆動ナノマシンの細胞内導入と制御2017

    • Author(s)
      吉田茂生、小川幸太、上杉薫、森島圭祐
    • Organizer
      関西学生会平成28年度学生員卒業発表講演会
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      大阪大学吹田キャンパス(大阪府吹田市)
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  • [Presentation] 細胞内物性計測を目指した磁気駆動ナノマシンの細胞内導入と制御2017

    • Author(s)
      吉田茂生、小川幸太、上杉薫、森島圭祐
    • Organizer
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
    • Place of Presentation
      ビッグパレットふくしま(福島県郡山市)
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  • [Presentation] “Effect of Mechanical Stimulation on Neurite Outgrowth of Dorsal Root Ganglion Neurons toward Integrative Mechanobiologic Nerve Bridge,”2016

    • Author(s)
      Y. Ishibashi, K.Uesugi and K.Morishima
    • Organizer
      IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII 2016)
    • Place of Presentation
      札幌札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-12-13
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  • [Presentation] 3次元組織の機械的特性評価を目指した試験システム、及び専用把持具の最適化2016

    • Author(s)
      上杉薫、日浦綾美、塚本佳也、島史明、明石満、森島圭祐
    • Organizer
      日本バイオマテリアル学会シンポジウム2016
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      福岡国際会議場(福岡県福岡市)
    • Year and Date
      2016-11-21
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  • [Presentation] “生命機械融合ソフト&ウェットロボティクスの創製”2016

    • Author(s)
      森島圭祐
    • Organizer
      第29回マイクロプロセス・ナノテクノロジー国際会議(MNC 2016)(Kyoto)の技術セミナー「マイクロ・ナノバイオ技術の最前線」
    • Place of Presentation
      ANAクラウンプラザホテル京都(京都府京都市)
    • Year and Date
      2016-11-08
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] “生命機械融合ウェットロボティクス”2016

    • Author(s)
      森島圭祐
    • Organizer
      第 33 回「センサ・マイクロシンと応用システム」シンポ ジウム(Hirado)の一般公開セッション「山,海,空とセンサと」
    • Place of Presentation
      平戸文化センター(長崎県平戸市)
    • Year and Date
      2016-10-25
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    • Invited
  • [Presentation] Micro fluidic vacuum chunk system for handling of regenerative three dimensional tissue2016

    • Author(s)
      K.Uesugi,K.Fukumoto,F.Shima,S.Miyagawa,Y.Sawa,M.Akashi,and K.Morishima
    • Organizer
      the 20th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences(μTAS 2016)
    • Place of Presentation
      Dublin(IRELAND)
    • Year and Date
      2016-10-09
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] “細胞内での駆動を目指した磁気駆動型ナノマシンに関する研究”2016

    • Author(s)
      小川幸太,上杉薫,森島圭祐
    • Organizer
      第34回日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学小白川キャンパス(山形県山形市)
    • Year and Date
      2016-09-07
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  • [Presentation] 3次元組織の機械的特性評価を目的とした試験システムの統合、およびその操作性の向上2016

    • Author(s)
      上杉薫、日浦綾美、塚本佳也、島史明、明石満、森島圭祐
    • Organizer
      第34回ロボット学会学術講演会
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      山形大学小白川キャンパス(山形県山形市)
    • Year and Date
      2016-09-07
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  • [Presentation] “螺旋状微生物を用いたマイクロ構造体のアセンブリに関する研究”2016

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      沖野友樹,庄司観,森島圭祐
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
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      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-06-09
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  • [Presentation] “細胞内刺激を目指した磁気駆動型ナノマシンに関する研究”2016

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      小川幸太,森島圭祐
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      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
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      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-06-09
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  • [Presentation] “生体分子の自己組織化によるマルチスケールのバイオアクチュエータ構築―張力評価及び関節機構へのアセンブリ―”2016

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      平井皓基,平塚祐一,上杉薫、森島圭祐
    • Organizer
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-06-09
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  • [Presentation] 集積型マイクロバキュームチャックシステムを用いた3次元組織の機械的特性測定2016

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      上杉薫、福本健、島史明、森島圭祐
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      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
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      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-06-09
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  • [Presentation] “機械刺激による末梢神経細胞の神経突起の促進”2016

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      石橋雄弥, 上杉薫, 森島圭祐
    • Organizer
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
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      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-06-08
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  • [Presentation] 細胞内駆動を目指した磁気駆動ナノマシンに関する研究2016

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      小川幸太、森島圭祐
    • Organizer
      分子ロボティクス第7回領域会議
    • Place of Presentation
      ホテルたつき(蒲郡)
    • Year and Date
      2016-03-16
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  • [Presentation] “マイクロ流体デバイスを用いた単一細胞へのナノマシンの導入”2016

    • Author(s)
      小川幸太,上杉薫,森島圭祐
    • Organizer
      第23回化学とマイクロ・ナノシステム研究会
    • Place of Presentation
      千葉幕張メッセ(千葉県千葉市)
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  • [Presentation] カーボンナノチューブ繊維の生体医療高感度力センシングへの応用に関する研究2016

    • Author(s)
      宮川彰平、上杉薫、森島圭祐
    • Organizer
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • Place of Presentation
      パシィフィコ横浜(神奈川県横浜市)
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  • [Presentation] Carbon nano magnetic coil machine driving inside a cell2015

    • Author(s)
      Kohta Ogawa, Osamu Suekane, Keisuke Morishima
    • Organizer
      International Conference on Miniturized Systems for Chemistry and Life Science (μTAS2015)
    • Place of Presentation
      慶州(韓国)
    • Year and Date
      2015-10-25
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  • [Presentation] Construction and Functional Emergence of Living Machined Wet Robotics2015

    • Author(s)
      Keisuke Morishima
    • Organizer
      IEEE International Conference on Robotics & Automation 2015
    • Place of Presentation
      Seattle (USA)
    • Year and Date
      2015-05-26
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  • [Presentation] Piezoelectric Inkjet-based Automatic High Speed Droplet Printing of Single Cell2015

    • Author(s)
      Keisuke Morishima
    • Organizer
      EMN Meeting on Droplets 2015
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      Phuket (Thailand)
    • Year and Date
      2015-05-08
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  • [Presentation] Construction and Emergent Functionality of Cellular Buildup Wet Robotics2015

    • Author(s)
      Keisuke Morishima
    • Organizer
      IEEE International Conference on Nano/Micro Engineering and Molecular Systems 2015
    • Place of Presentation
      Xian (China)
    • Year and Date
      2015-04-09
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] 実用化に向けたソフトアクチュエータの開発と応用・制御技術2017

    • Author(s)
      上杉薫、森島圭祐
    • Total Pages
      235
    • Publisher
      シーエムシー出版
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      http://www-live.mech.eng.osaka-u.ac.jp/

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      http://www-live.mech.eng.osaka-u.ac.jp/

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      http://www.molecular-robotics.org/wp-content/uploads/17ed8f86cc75f33477614b1f80afabdc.pdf#page=15

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URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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