ソフトマテリアル表面を探査する自律走査型マルチアクティブプローブ法の開発（国際共同研究強化）

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16KK0091
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 角五 彰 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (10374224)
• Project Period (FY): 2016 – 2018
• Keywords: アクティブマター / ソフトマテリアル / 生体分子モーター / アクティブプローブ

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、自走する多数のアクティブマター(微小管)を用いて、ゲルなどに代表される軟らかい材料（ソフトマテリアル）表面の力学特性変化（歪・応力変化）を探針する『マルチアクティブプローブ』法を開発することを目的としている。これまでに、１）独自開発した顕微鏡上力学試験機の作動精度を確認するとともに弾性基盤上で微小管アクティブプローブを長時間駆動させる条件の最適化を終えている。さらに、２）本装置を用いて弾性基盤上の力学的な環境変化が微小管アクティブプローブの動的挙動に及ぼす影響を評価してきた。これらを通して、（1）アクティブプローブである微小管は応力方向や荷重モード（引張や圧縮など）に依存して垂直方向、対角方向あるいは環状に進行方向を変化（偏向運動）させる、（2）微小管の移動速度はソフトマテリアル基盤の伸張歪を増加させると高くなる、さらに、（3）コンピュータシミュレーション実験により微小管の偏向運動は微小管にかかる曲げエネルギーに依存するという知見を見出した。これらの知見をもとに共同研究者（Henry Hess:コロンビア大学）と本国際共同研究を通してどのように生命科学分野および医学分野へと広げるかについて打ち合わせを行った。具体的には共同研究先が開発してきた1分子ナノメトリー技術および超高感度蛍光微分干渉顕微鏡と、申請者らが開発してきた顕微鏡上伸展装置などを融合しながら微小管の先進的なメカノバイオロジー研究を行うことなどについて議論を交わした。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計画通り研究が進展しているため。

Strategy for Future Research Activity

微小管がソフトマテリアル表面の力学特性を評価するアクティブローブとして有用であることを実証するため、ソフトマテリアルであるポリジメチルシロキサン表面の力学特性を、微小管の動的挙動をイメージングすることで、さらに詳細に評価していく。また、これまのプローブとしての検証だけでなく、生命科学分野および医学分野へと広げることで、基課題の飛躍的な発展を目指す。具体的には1分子ナノメトリー技術や原子間力顕微鏡などの装置を有効活用しながら、微小管の先進的なメカノバイオロジー研究を行う予定である。