2017 Fiscal Year Annual Research Report
Dynamical cell-like molecular robots with programmability based on the control of DNA nanostructures on microinterface
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16K12521
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
瀧ノ上 正浩 東京工業大学, 情報理工学院, 准教授 (20511249)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 分子ロボット / DNAナノテクノロジー / 自己組織化 / 人工細胞 / ピッカリングエマルション / 油中水滴 / カプセル / マイクロ流路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，DNAナノ構造によるボトムアップ型の分子機能制御とマイクロ流体工学によるトップダウン型の流体界面制御により，機能性のDNA分子ナノデバイスをマイクロスケールに自己組織化させた「プログラマブルで動的な細胞型分子ロボット」の創製と制御を目指した研究を行った．
初年度の研究の結果，DNAオリガミ技術によって構築したDNAナノプレートを構築してAFM観察・電気泳動観察等によって物理化学特性の検証ができた．作製したDNAナノプレートに疎水性分子コレステロールを結合させてDNAナノプレートの両親媒性化にも成功した．両親媒性のDNAナノプレートの作製と比較的高効率な回収手法の確立に成功し，それを用いて，油中水滴を安定化させることができることを実証した．また，両親媒性化のために利用しているコレステロール分子数に依存して定量的に両親媒性の強さが増すことも確認した．さらに，界面に集積しているDNAナノプレートの界面上での動きやすさを，蛍光退色後回復測定法により調べ，しっかりと界面に集積していることも分かった．
最終年度である今年度は，細胞型分子ロボットへの動的な挙動の付与を検討した．具体的には，外界の光や分子をセンシングする分子システムを膜に付与することを検討した．光の刺激によって，膜を構成する分子の構造が変わる分子を導入し，反応性があることを電気泳動等により確かめた．また，膜にナノスケールの孔を形成できるDNA構造を混ぜることで，ナノスケールの孔の機能を実現した．孔の機能を調べるため，電気計測を行い，実際に孔が開いていること，また，孔の大きさが10 nm程度であることを確認できた．
以上，期間全体を通じた研究により，プログラマブルに，動的な機能をもつ細胞型分子ロボットを構築する基礎技術ができたと考えられる．
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