2017 Fiscal Year Annual Research Report
Non-equilibrium dynamics of bio-matter driven by non-thermal fluctuations
| Project Area | Synergy of Fluctuation and Structure:Foundation of Universal Laws in Nonequilibrium Systems |
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| Project/Area Number |
25103011
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
木村 康之 九州大学, 理学研究院, 教授 (00225070)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水野 大介 九州大学, 理学研究院, 准教授 (30452741)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | マイクロレオロジー / アクティブ拡散 / 非線形マイクロレオロジー / 非平衡 / 細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はバイオマター・細胞の非熱的駆動に関して以下のような成果を得た。
[1] 液晶乱流中でのコロイド粒子のアクティブ拡散（木村）電圧により乱流速度が制御可能な液晶電気対流の乱流状態に分散したコロイド粒子の追跡を行ない、短時間における平均速度および速度の相関時間、長時間における拡散定数を個別に計測し、両者の間に等方性乱流のアクティブ拡散での関係式が成立することを定量的に示した。
[2] 外力誘起流動化における濃厚コロイドの非線形マイクロレオロジー（水野）コロイド系の非ニュートン的な流動挙動は、構成要素である粒子同士の相互作用とダイナミクスに起因するため、外力を加えて流動を誘起したコロイド懸濁液中の１粒子の揺らぎと力学応答をマイクロレオロジー（MR）法により観測した。流動のもとでも１粒子を追跡しながらMR観測を行えるシステムを作製し、プローブ粒子に光捕捉力を加えることで局所的な力学場を与えつつ、粒子の揺らぎと力学特性を測定した。その結果、ガラス転移点近傍では、弱い力の印加の下で粒子摩擦が増大するシックニング現象が観測され、ある閾値(降伏力) を越える強い力で牽引すると、粒子は断続的にホッピングしつつ輸送されることが分かった。
[3] 細胞の代謝活性と非平衡ダイナミクス（水野）生細胞は細胞周期の進行とともに、代謝活性を変化させ、細胞骨格構造や、細胞小器官などの複製・再構築を行い、内部の力学環境を変化させる。細胞周期や細胞競合現象による代謝変化と、それぞれの過程が進行する際の細胞内力学との関連性を、(1)代謝が低下した細胞、(2)細胞周期が進行する細胞、(3)排除されたガン細胞を用いて、MR法により調べた。その結果、代謝活動に伴う力学的駆動が細胞内部のガラス化を阻害して流動化させ、細胞自身の代謝活性や非熱的な力学駆動は細胞内部の力学環境の決定に重要な役割を果たすことが明らかとなった。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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