筋細胞と超薄板ガラス身体により駆動する遊泳マイクロロボット

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K19793
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 清水 正宏 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (50447140)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 陽 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (40532271) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2024-03-31
• Keywords: 筋細胞 / 超薄板ガラス / 遊泳マイクロロボット

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、筋細胞駆動技術と超薄板ガラス技術を融合することで、超薄板ガラスを身体として駆動する筋細胞駆動型のロボットを開発する。現在, 炉内でガラスを引くことで最薄3 μm厚の超薄板ガラスを作製することができているが、十分な条件出しができているわけではない。本研究では多様な厚み・形状でのデバイスを作製する必要があり、本計画ではこれに資するためのガラスの引張方法や加工法を新たに検討する。ガラス厚みの制御は、ガラスを引っ張る力のみならず、元のガラスの幅や長さにも左右される。むろん、炉内温度やその保持時間も重要なパラメータである。これらの条件を系統的に調べ、再現性の高い超薄板ガラスの製造方法を確立する。一方、単に薄くするだけではなく、これを望む形にカットすることが必要だが、この薄さであればCO2レーザーで比較的簡単にカットできると考えられるが、実際にカットを行い、どのような形状なら作製可能か検討を行う。これまでに、コラーゲンゲル上の心筋シートを駆動して歩行するロボットを開発しており、これに基づいて超薄板ガラス形状の要求仕様を決定する。超薄板ガラス上で心筋細胞、骨格筋細胞を培養し、軽量・柔軟な超薄板ガラスによって初めて可能となる遊泳運動の生成を試みた。
R4年度においては、コロナ禍においても、実験をの準備を進めた。薄板ガラス上にラット心筋細胞を培養結果に基づき、薄膜上で心筋細胞を駆動させる方法、ならびに遊泳ロボットの設計を行った。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

R4年度は、新型コロナウイルスの影響を受け、研究機関をまたいだ実験の事前準備、議論が困難となった。しかしながら、個々に準備を進めることによって、R4年度における研究目的は、おおむね順調に進展することができた。一方で、分担者の退職による辞退があったため、研究進捗としてはやや遅れている。

Strategy for Future Research Activity

本研究では、筋細胞駆動技術と超薄板ガラス技術を融合することで、超薄板ガラスを身体として駆動する筋細胞駆動型のロボットを開発する。超薄板ガラス上で心筋細胞、骨格筋細胞を培養し、軽量・柔軟な超薄板ガラスによって初めて可能となる遊泳運動の生成を試みる。
R5年度においては、前年度に進めた実験準備準備に基づき、薄板ガラス上での筋細胞培養を行い遊泳ロボットを作成する。

Causes of Carryover

R4年度は、新型コロナウイルスの影響を受け、研究機関をまたいだ実験の事前準備、議論が困難となった。しかしながら、個々に準備を進めることによって、R4年度における研究目的は、おおむね順調に進展することができた。一方で、分担者の退職による辞退があったため、研究費を適正に執行する観点から、次年度に研究予算の使用額が必要となった。