Development of liposome-typed molecular robots that will work in air and sea water

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K19786
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 61:Human informatics and related fields
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: Kawano Ryuji 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90401702)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小祝 敬一郎 東京海洋大学, 学術研究院, 助教 (10867617)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: 脂質二分子膜 / リポソーム / マイクロ流路 / 分子ロボット

Outline of Final Research Achievements

The researchers aimed to develop cell-sized molecular robots that can operate in natural and dehydrated environments. Liposome and soap bubble types were attempted using PDMS flow and glass capillary channels. Stable liposomes were produced by optimizing the ratio of interfacial tension, while soap bubbles were produced using a channel with air and soap bubble liquid. Hydrodynamic simulations are underway to create micro-sized soap bubbles. The findings have shown promising results, but challenges remain such as improving the stability of liposomes in seawater and fabricating smaller soap bubbles.

Free Research Field

マイクロ分析化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

分子ロボットは、分子でできた部品をアセンブルして任意の仕事を行う細胞サイズのロボットと定義された次世代の生体模倣型ロボットである。リポソーム型分子ロボットは脂質二分子膜でできたカプセルで、脂質膜中に膜タンパク質や疎水性分子、内部に水溶性の様々な機能性分子を内包でき高度な機能の埋め込みが可能であることから、申請者はこのリポソーム型の分子ロボットの開発に取り組んでいる。これまで分子ロボットの研究のほとんどが生体内や単純バッファー中での検討しか行われていなため自然環境中や大気のような脱水環境での使用が望まれると考え、本研究を推進し、海水中・大気中で作動可能な分子ロボットのプロトタイプの開発を行った。