2023 Fiscal Year Annual Research Report
Spatiotemporal structure and rheological property of many body soft particle flow
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21K13891
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
伊藤 弘明 千葉大学, 大学院理学研究院, 助教 (10783186)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | マイクロ流路 / 液滴 / 細胞 / レオロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多数の微粒子が流体に懸濁した系は、自然界、産業界に普遍的に存在する。本研究では、これらの懸濁系の流動性を制御するための指針となる基礎的な流動原理の解明を目指した系の研究を実施した。最終年度である本年度は、主に(1)マイクロ流体デバイスを用いたミクロ液滴の擬2次元流動の実験と解析、(2)培養真核細胞集団の擬2次元集団運動の実験と解析、(3)脂質二分子膜系における荷電脂質ドメインの擬2次元膜内流動の粗視化分子動力学(MD)シミュレーション、を実施した。
(1) 粒子密度に依存した変形場の統計的な空間構造の解析を進め、変形の空間構造に寄与する多体流体相互作用を議論した。
(2) 真核細胞の培養環境整備と培養観察装置の作製を終え、さらに細胞接着因子のマイクロパターニングを用いて形状拘束下での細胞培養を顕微鏡観察下にて行う手法を確立した。これにより、様々な面積、アスペクト比の形状に拘束した細胞単層シートの集団運動を観察し、低アスペクト比条件において集団回転運動が、高アスペクト比において集団振動運動が現れることを明らかにした。
(3) 荷電脂質ドメインがDC電場下で膜内を輸送される現象について、マクロなドメイン輸送とミクロな荷電脂質分子のダイナミクスの関係を粗視化MDシミュレーションモデルにより調べた。マクロなドメイン輸送は電場強度に強く依存し連続場描像で理論的に説明ができるものである一方、ミクロな脂質分子のダイナミクスは電場強度に依存しないことがわかった。
研究期間全体を通じて、本概要(1)のミクロ液滴系を中心に実験と解析を行い、得られた新規結果について論文執筆中である。本概要(2)の系は、今後も継続して研究を進めたい。本概要(3)の成果は論文にまとめ、J. Phys, Chem. B誌に報告した。
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