2018 Fiscal Year Annual Research Report
Attachment of mechanical parts to microorganisms using avidin/biotin bonding for giving the high functionality as living micromachines
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16K12880
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| Research Institution | Tokyo Denki University |
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Principal Investigator |
伊東 明俊 東京電機大学, 工学部, 教授 (50211743)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ミドリムシ / 枯草菌 / アビジンビーズ / ビオチン標識 / 生きたマイクロマシン / 作業用具 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，アビジン・ビオチン接着手法を用いて，微生物に人工物を接着して，「生きたマイクロマシン」として微生物を活用できるようにしようという目的の研究である．接着操作を可能にするため，本研究では，光ピンセット装置と油圧式微動マイクロマニピュレータを使用した．
当初は，よりサイズが大きい原生生物のミドリムシやクラミドモナスにビオチンコートしたうえで，アビジンがコートされたビーズを接着する実験を行った．このサイズであれば，アビジンビーズを，例えばミドリムシの任意の位置に接着することは比較的容易にできたが，ミドリムシやクラミドモナスはビオチン標識化工程で生理活性を落とした．
そこで，供試微生物をバクテリアの一種である枯草菌に変え，ビオチン標識を行った後にアビジンビーズを接着する実験を行った．枯草菌の場合，ビオチン標識後も生理活性を保ち，元気に遊泳できる状態であることが分かった．しかし，ビオチン標識をした枯草菌をマイクロピペットで固定して指定位置にビーズを接着することは，現時点ではできていない．
そこで，ビオチン標識した枯草菌集団とアビジンビーズを混入することでの自然接着を検討したところ，接着様式は，多くの場合は枯草菌頭部がビーズに接着するもので，このような場合はアビジンビーズがブラウン運動ではありえない大きな運動するように見える．また，2例のみであるが，枯草菌のべん毛の部分がアビジンビーズに接着することで，枯草菌の菌体が連続回転するいわゆるテザードセル状態になった．前者の菌体頭部への接着では，バクテリア菌体よりずっと大きなビーズを押す状態で，遊泳速度があまり落ちないため，ビーズに物体を当てる形で，バクテリアに物体搬送をさせることへ応用が可能であると判断している．また，ビーズを接着したバクテリアを正の化学走性でキャピラリー部に集めることで高確率で回収することにも成功した．
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