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2022 Fiscal Year Annual Research Report

光物理的アプローチによる細胞骨格形成の自在制御技術の開発

Research Project

Project/Area Number 20K21117
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

吉川 洋史  大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (50551173)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 川村 隆三  埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (50534591)
杉山 輝樹  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 客員教授 (80397687)
Project Period (FY) 2020-07-30 – 2023-03-31
Keywordsレーザートラッピング / タンパク質 / 光電場 / 対流 / 細胞骨格 / 微小管 / モータータンパク質 / 光熱作用
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、レーザー光の物理作用(光電場、光熱作用)などを駆使してタンパク質の集合・配列などを制御することで、細胞骨格状の秩序構造の形成を時空間制御することにある。
2022年度は、レーザーを用いたタンパク質の集合・配列制御に関する知見の深化とともに、それを利用した細胞骨格状構造の形成に関する研究を推進した。具体的には、細胞骨格状構造の形成に必要なレーザー(エネルギー、偏光など)や溶液(濃度、温度など)の条件をさらに網羅的に探索した。特にその中で興味深い知見として、レーザーを用いることで、自発的なプロセスよりも大幅に低い濃度(未飽和溶液)で微小管の形成を促せることがわかった。またレーザーをパターン照射(例:多点照射、ライン照射)することで、様々な形状の微小管ネットワーク構造を形成できることを見出した。さらにこれを活用して、微小管のネットワーク構造とその運動性を比較し、細胞骨格の集団的挙動に関する興味深い知見を見出した。本成果は学会などで発表し、CSJ化学フェスタではポスター賞を受賞するに至っている。以上から本研究課題におけるレーザーを用いた細胞呼格形成の自在制御技術はほぼ技術的にはほぼ達成し、現在はその論文化に取り組んでいる。またこの細胞骨格形成に関する研究と並行して、構築したレーザー操作システムなどを活用した多様な材料科学・生命科学的な研究にも取り組み、それらにおいても学会や論文などで発表した。

  • Research Products

    (29 results)

All 2023 2022

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (25 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] レーザーアブレーションによる有機材料の結晶化制御 ~融液系および有機光学材料~2023

    • Author(s)
      高橋秀実,吉川洋史
    • Journal Title

      有機結晶部会ニュースレター

      Volume: 53 Pages: 3-4

  • [Journal Article] Effects of pulse duration on laser-induced crystallization of urea from 300 to 1200 fs: impact of cavitation bubbles on crystal nucleation2022

    • Author(s)
      Tsuri Yuka、Maruyama Mihoko、Tsukamoto Katsuo、Adachi Hiroaki、Takano Kazufumi、Usami Shigeyoshi、Imanishi Masayuki、Yoshimura Masashi、Yoshikawa Hiroshi Y.、Mori Yusuke
    • Journal Title

      Applied Physics A

      Volume: 128 Pages: 803

    • DOI

      10.1007/s00339-022-05909-y

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mechanical guidance of self-condensation patterns of differentiating progeny2022

    • Author(s)
      Matsuzaki Takahisa、Shimokawa Yuko、Koike Hiroyuki、Kimura Masaki、Kawano Yuma、Okuma Nao、Kawamura Ryuzo、Yoneyama Yosuke、Furuichi Yasuro、Hakuno Fumihiko、Takahashi Shin-Ichiro、Nakabayashi Seiichiro、Okamoto Satoshi、Nakauchi Hiromitsu、Taniguchi Hideki、Takebe Takanori、Yoshikawa Hiroshi Y.
    • Journal Title

      iScience

      Volume: 25 Pages: 105109~105109

    • DOI

      10.1016/j.isci.2022.105109

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Low Surface Potential with Glycoconjugates Determines Insect Cell Adhesion at Room Temperature2022

    • Author(s)
      Matsuzaki Takahisa、Terutsuki Daigo、Sato Shoma、Ikarashi Kohei、Sato Kohei、Mitsuno Hidefumi、Okumura Ryu、Yoshimura Yudai、Usami Shigeyoshi、Mori Yusuke、Fujii Mai、Takemi Shota、Nakabayashi Seiichiro、Yoshikawa Hiroshi Y.、Kanzaki Ryohei
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      Volume: 13 Pages: 9494~9500

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.2c01673

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] High-speed optical observation of anthracene crystallization dynamics induced by laser-induced cavitation bubble2023

    • Author(s)
      Yuka Tsuri, Mihoko Maruyama, Katsuo Tsukamoto, Takashi Onuma, Ryutaro Shimada, Tomohiko Tateshima, Kazufumi Takano, Hiroaki Adachi, Yoichiroh Hosokawa、Masashi Yoshimura, Hiroshi Y. Yoshikawa and Yusuke Mori
    • Organizer
      Annual Meeting of the Physical Society of Taiwan
  • [Presentation] 室温における生きた昆虫細胞の接着界面の可視化~バイオハイブリッド匂いセンサーへの応用を目指して~2023

    • Author(s)
      松崎 賢寿, 照月 大悟, 佐藤 奨真, 吉川 洋史
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] Promotion of growth of targeted crystal face via laser ablation2022

    • Author(s)
      Hiroshi Y.Yoshikawa, Chi-Shiun Wu, Hozumi Takahashi, Mayu Yamaji, Makoto Nakajima, Masahi Yoshimura, Mihoko Maruyama, Yusuke Mori, Teruki Sugiyama, Seiichiro Nakabayashi
    • Organizer
      16th International Conference onLaser Ablation (COLA 2021/2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Laser ablation-induced crystal nucleation from melt2022

    • Author(s)
      Hozumi Takahashi, Satomi Ebihara, Teruki Sugiyama, Seiichiro Nakabayashi, Hiroshi Yoshikawa
    • Organizer
      16th International Conference onLaser Ablation (COLA 2021/2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Laser processingg for mechanobiology study2022

    • Author(s)
      Takahisa Matsuzaki, Sayaka Goto, Seiichiro Nakabayashi, Hiroshi Y Yoshikawa
    • Organizer
      16th International Conference onLaser Ablation (COLA 2021/2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effects of pulse duration on the laser-induced crystallizaiton of urea2022

    • Author(s)
      Yuka Tsuri, Mihoko Maruyama, Hiroshi Y Yoshikawa, Katsuo Tsukamoto, Kazufumi Takano, Hiroaki Adachi, Shigeyoshi Usami, Masayuki Imanishi, Masashi Yoshikimura, Yusuke Mori
    • Organizer
      16th International Conference onLaser Ablation (COLA 2021/2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] High-speed visualization of concentration field associated with laser-induced crystallization process of an anthracene2022

    • Author(s)
      Mihoko Maruyama, Yuka Tsuri, Hiroshi Y Yoshikawa, Katsuo Tsukamoto, Takashi Onuma, Ryutaro shimada, Tomohiko takeshima, Kazufumi Takano, Hiroaki Adachi, shigeyoshi Usami, Masayuki Imanishi, Masashi Yoshimura, Yusuke Mori
    • Organizer
      16th International Conference onLaser Ablation (COLA 2021/2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Patterning of surface decorated kinesin motors by multi-photon laser processing and the effects on the sliding microtubules2022

    • Author(s)
      Ryuzo Kawamura, Keisuke Meguriya, Shiori Kikuchi, Naritaka Kobayashi, Sei-ichiro Nakabayashi, Hiroshi Y Yoshikawa
    • Organizer
      16th International Conference onLaser Ablation (COLA 2021/2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 短パルスレーザー集光照射による融液からの結晶核発生2022

    • Author(s)
      高橋 秀実、釣 優香、丸山 美帆子、吉村 政志、杉山 輝樹、中林 誠一郎、森 勇介、吉川 洋史
    • Organizer
      応用物理学会関西支部2022年度第1回講演会
  • [Presentation] 短パルスレーザー照射によるアントラセンの結晶化過程における濃度場の高速度観測2022

    • Author(s)
      釣優香、丸山美帆子、吉川洋史、塚本勝男、高野和文、安達宏昭、宇佐美茂佳、今西正幸、細川陽一郎、吉村政志、森勇介
    • Organizer
      応用物理学会関西支部2022年度第1回講演会
  • [Presentation] バイオソフトマターのメカノフォトニクス2022

    • Author(s)
      吉川洋史
    • Organizer
      第34回バイオエンジニアリング講演会
    • Invited
  • [Presentation] 液中レーザーアブレーションを駆使した氷晶化過程の高速イメージング2022

    • Author(s)
      高橋秀実,釣優香,丸山美帆子,中林誠一郎,森勇介,吉村政志,吉川洋史
    • Organizer
      光・量子ビーム科学合同シンポジウム2022(OPTO2022)
  • [Presentation] Crystal nucleation of ice and sodium acetate by laser2022

    • Author(s)
      Hozumi Takahashi, Satomi Ebihara, Yusuke Takaoka, Yuka Tsuri, Mihoko Maruyama, Masashi Yoshimura, Seiichiro Nakabayashi, Teruki Sugiyama, Yusuke Mori, Hiroshi. Y. Yoshikawa
    • Organizer
      CLEO Pacific Rim (CLEO-PR 2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Control of Protein Crystallization by Using Laser2022

    • Author(s)
      Hiroshi Yoshikawa
    • Organizer
      International Powder and Nanotechnology Forum2022
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] アントラセンのレーザー誘起結晶化における濃度場の高速度観測2022

    • Author(s)
      釣 優香, 丸山 美帆子, 塚本 勝男, 大沼 隼 志, 島田 竜太郎, 立嶋 知彦, 高野 和文 , 細川 陽一 郎, 吉村 政志, 吉川 洋史, 森 勇介
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] Chiral Crystallization Directed by Chiral Near-Field Force with Nanostructured Plasmonic Metasurface2022

    • Author(s)
      Hiromasa Niinomi, An-Chieh Cheng, Teruki Sugiyama, Miho Tagawa, Hiroshi Yoshikawa, Satoshi Uda, Tomoya Oshikiri, and Masaru Nakagawa
    • Organizer
      Nanoimprint and Nanoprint Technology Conference (NNT2022)
  • [Presentation] 集光レーザービームを用いた微小管形成の空間パターニング2022

    • Author(s)
      白田廉, 髙野慶, 桐生文佳 , 竹重拓也, 中林誠一郎, 杉山輝樹 , 川村隆三 , 吉川洋史
    • Organizer
      第12回CSJ化学フェスタ2022
  • [Presentation] 超短パルスレーザー集光単発照射による氷の結晶化過程の詳細観察2022

    • Author(s)
      高橋秀実、釣優香、丸山美帆子、吉村政志、中林誠一郎、森勇介、吉川洋史
    • Organizer
      第51回結晶成長国内会議(JCCG-51)
  • [Presentation] レーザートラッピング結晶化の溶媒依存性2022

    • Author(s)
      清水大督 , 高橋秀実 , 釣優香 , 丸山美帆子, 吉村政志 , 森勇介, 吉川洋史
    • Organizer
      第51回結晶成長国内会議(JCCG-51)
  • [Presentation] フェムト秒レーザー誘起結晶化のダイナミクス計測 ~酢酸ナトリウム水溶液~2022

    • Author(s)
      高岡佑介, 海老原里美, 高橋秀実, 釣優香, 丸山美帆子, 吉村政志, 森勇介, 吉川洋史
    • Organizer
      第51回結晶成長国内会議(JCCG-51)
  • [Presentation] レーザーによるグリシン結晶の相転移誘起とその場観察2022

    • Author(s)
      高橋 秀実, 吉村 侑大 , 川村 隆三 , 山崎 祐 , 村井 良多 , 丸山 美帆子 , 吉村 政志, 森 勇介 , 吉川 洋史
    • Organizer
      第30回有機結晶シンポジウム
  • [Presentation] 骨格筋臓器の再生に向けた高分子材料のデザイン2022

    • Author(s)
      河野 雄真、吉川 洋史、古市 泰郎、松﨑 賢寿
    • Organizer
      応用物理学会関西支部、75周年記念講演会
  • [Presentation] 光干渉法昆虫細胞の接着機構の解明 ~高感度な生きた匂いセンサーへの応用を目指して~2022

    • Author(s)
      佐藤奨真, 照月大悟, 吉川洋史, 松﨑賢寿
    • Organizer
      応用物理学会関西支部、75周年記念講演会
  • [Presentation] High-speed optical observation of anthracene crystallization dynamics induced by laser-induced cavitation bubble2022

    • Author(s)
      Yuka Tsuri, Mihoko Maruyama, Katsuo Tsukamoto, Takashi Onuma, Ryutaro Shimada, Tomohiko Tateshima, Kazufumi Takano, Hiroaki Adachi, Yoichiroh Hosokawa、Masashi Yoshimura, Hiroshi Y. Yoshikawa and Yusuke Mori
    • Organizer
      7th IRP NanoSynergetics2 Workshop
  • [Presentation] レーザーアブレーションによる分子結晶の核発生・成長制御~融液系・非線形光学材料~2022

    • Author(s)
      高橋 秀実
    • Organizer
      レーザー学会 中国・四国支部、関西支部連合 若手学術交流研究会

URL: 

Published: 2023-12-25  

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