2015 Fiscal Year Annual Research Report
エネルギー代謝・分子情報通信のある非平衡動的な人工細胞システムの創成
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26540150
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
瀧ノ上 正浩 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (20511249)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 人工細胞モデル / マイクロ・ナノデバイス / 非平衡 / 非線形 / マイクロフルイディクス / エマルション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，エネルギー代謝・分子情報通信のある非平衡動的な人工細胞システムを発展させるためのマイクロ流体デバイスの構築および人工細胞システム内での化学反応制御を中心に研究を行った．まず，エネルギー代謝（反応基質の供給と反応産物の排出）をモデル化した化学振動反応の制御システムについて検討を行った．本研究では，マイクロ流体デバイスにより，油中水滴型マイクロリアクタを作製して人工細胞とし，それに分子を運び込んだり取り除いたりして物質流入出を担うキャリアとなるマイクロ油中水滴（キャリア水滴）を周期的に融合分裂させることで分子の流入および流出を実現した．これをpulse-density modulation（PDM）によって定式化し，コンピュータで制御できるようにするとともに，内包した非線形化学振動反応の制御（外場への同期・引き込み，ノイズへのコヒーレンス共鳴）に成功した．さらに，人工的に設計したDNA反応に関しても検討を行った．つぎに，分子情報通信のできる人工細胞構築のためのマイクロ流体デバイスの開発を行った．このシステムでは，アクリル製の回転板に人工細胞を固定するウェルおよびキャリア水滴を固定するウェルを掘っておき，メカニカルに回転板を回転させて，キャリア水滴を多数の人工細胞に順次に融合分裂させることで，人工細胞間の物質のやり取りを実現した．実際に分子による情報のやり取り（すなわち，分子情報通信）ができることを確認した．また，数理モデルを用いて，人工細胞内の化学反応が同期したり，振動状態がクラスタリングしたりする現象を予測できた．
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[Presentation] 細胞密度制御の可能なマイクロ流体デバイスの構築2015
Author(s)
Manami Ito,Haruka Sugiura, Shotaro Ayukawa,Daisuke Kiga, and Masahiro Takinoue
Organizer
第2回分子ロボティクス若手の会
Place of Presentation
東京工業大学田町キャンパス,東京
Year and Date
2015-08-01
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