2018 Fiscal Year Annual Research Report
自己組織化プロセスによる生命機械融合ウェットロボティクスの構造制御と機能創発
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17H01254
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
森島 圭祐 大阪大学, 工学研究科, 教授 (60359114)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平塚 祐一 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (10431818)
新田 高洋 岐阜大学, 工学部, 准教授 (20402216)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 自己組織化 / 人工筋肉 / マイクロロボット / ウェットロボティクス / バイオアクチュエータ / 光造形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、生命の根源であるタンパク質と生物の最小単位である細胞が共に運動機能を創発する際に自己集積する自己組織化プロセスに着目し、筋細胞が互いに融合分化し、サルコメアと呼ばれる収縮機構を精密に構築し、収縮能をもつ動的システムを作り出す細胞内部で起きているプロセスを人為的にin vitroで制御することを目指し、タンパク質や細胞が力学的機能を発現する組織を構築する現象の解明と、それを応用した階層的な運動システムの構築を目的とする。本研究は、MEMS、メカトロニクス、生物物理、タンパク質工学、シミュレーションの異分野融合研究チームを構成することで、ウェットロボティクスやバイオアクチュエータの設計ツールとなる基盤技術を確立すること、及び自己組織化プロセスによる生体力学場形成のメカニズムを解明することを工学と生物学の両面からアプローチしていく。
１．人工筋肉の材料となるモータータンパク質の高出力化の検討
森島グループは、モータタンパク質からなるバイオアクチュエータによるデバイスの設計を行い、平塚グループは、検討中のキネシン-微小管モデルのさらなる高出力化の最適化を行った。新田グループは、その仕組みの理論的解明のためのシミュレーションモデルを構築し、両グループの実験条件検討及び設計仕様決定に役立った。
２．人工筋肉の発生力計測システムと光造形システムの構築
開発中のキネシン-微小管を用いた光応答性人工筋肉の力特性を計測するシステムを構築し、測定を行った。１で機能発現した人工筋肉を、独自の光造形システムによって任意形状でより高速に作製できるようになった。
３．高出力化とそのメカニズムにより実現できるマイクロロボットやマイクロデバイスの設計試作、及びLiVEMechXインターフェースの基本設計を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた研究計画について、上述の通りの研究成果を挙げることができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
様々な光照射条件により自己組織化を誘発し、アクチュエータとしての力学的特性評価を行う。構造制御と運動機能創発のメカニズムの解明を目指して様々な条件検討を行う。また、高出力化とそのメカニズムにより実現できるマイクロロボットやマイクロデバイスの設計試作、及び界面をセンシングするデバイスの設計評価を行い、LiVEMechXインターフェースの基本設計を引き続き行う。
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Research Products
(14 results)
