2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of nano-particle 3D printer and realization of dynamic and multi-functional molecular robots
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15K13311
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
鳥谷部 祥一 東北大学, 工学研究科, 准教授 (40453675)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 分子ロボット / ３Ｄプリンタ / コロイド / ＤＮＡ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノスケールで自律的に動くロボットの実現は，ナノテクノロジーの夢の１つである．特に，生体内で患部に薬を運ぶドラッグデリバリーシステムなどへの応用が期待されている．
現在，リソグラフィー技術などを用いて，複雑な構造を作ることがすでに可能である．また，外部磁場などで水中を泳ぐらせん型ナノ構造などはすでに実現している．次のステップは，このような構造が，生体などのターゲットと化学的・力学的に相互作用をすることである．このためには，従来のリソグラフィー法では困難な，動的な構造変形や化学的な機能を持った構造の形成が必要である．多様な機能を持たせるにはタンパク質やDNA などの生体分子を表面に修飾して利用することが大きな鍵となる．しかし，生体分子を微小構造の任意の場所に自在に修飾するのは難しい．
本研究課題では，容易に手の入る多様な物理的・化学的性質を持つ粒子をレゴブロックのように自在に組み立てることで，動的な構造変化能と化学的性質を持つ構造体の実現に成功した． 特に，(i) 磁石で開閉するロボットアーム（動的で外から制御できるシステムの実現），(ii) ３次元の２重らせん構造（複雑な３次元構造の実現），および，(iii) ヒンジ構造（場所によって硬さを変えた構造）を実現した．本研究成果は，DNA分子を「ブロック」となる粒子表面に修飾するだけで実現できるため，応用範囲が広く，広範囲の波及効果が得られると期待している．特に，細胞表面にDNAを修飾することで，細胞を組み立てて人工的に臓器のような複雑な構造を組み立てることができる可能性がある．
本研究成果について論文を執筆し，投稿済みである．
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