2015 Fiscal Year Annual Research Report
駆動するバイオ・ソフトマター －シンプルな界面現象からのアプローチ－
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26707020
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
市川 正敏 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (40403919)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 非平衡界面 / ソフトマター / アクティブマター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の主要な成果は、脂質一分子膜でコートした油中水滴の中にＡＴＰと共にアクトミオシンを封入する事で、自発的に動くモデル系の作成に成功した事である。この系はＡＴＰが枯渇する前の状態でもアクトミオシンが自律的に構造形成し、界面の非熱的ゆらぎや非対称な変形が誘起される。ゆらぎの振幅のスペクトルや場所に関して相関を画像解析から算出する事で、大きな変形の緩和時間に相当する特徴的な時間を取得した。これらの実験により、対称的な状態の時にはポアッソン的なプロセスで大きな変形が起こる事が明らかになった。また、この系は膜表面にコルテックス様の構造を再構成する。このときＡＴＰが枯渇すると、表面のコルテックスが自発的に収縮し、液滴自体が座屈変形する事を発見した。変形の空間周波数とコルテックスの変形モデルからコルテックスの厚さを見積もると、実際の細胞での報告と近いサイズであった。これらの成果はモデル系として世界で初めてであり、細胞の様に動く人工細胞の創造に向けて前進した。
直流電圧によるミクロ物体の確率共鳴駆動に関しては、ノイズ強度に対する物体の規則振動の強さを測定した。転移点付近の振動は不規則であり、不動時間も不規則に長い。その領域を含む振動強度を適切に表現する事を試み、ウェーブレット変換のスペクトルとその特定波長域の積分強度で定量化した。あるノイズ強度に対して共鳴的に振動が誘起されている事などを実験で確認した。また、自発運動物体のモード分岐については、加振板上でのダンベル様物体の自発運動において、加振強度の増大に伴ってダンベルの片側のみ振動振幅が減少し、逆側が勢い良く跳ね始める対称性の破れによって運動モードの分岐が起きることを明らかにした。また、光渦によって受動的に軌道運動するコロイド粒子が複数個有るときに見せる時空間パターンを調べ、規則性を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画に掲げた3つの小課題、１）光照射によるマクロ物体の運動とモード分岐。２）アメーバ細胞とアクトミオシン小胞の両面からのブレブ運動の解明。３）実空間ミクロlimit cycle運動の熱ゆらぎによる確率共鳴駆動。これらについて、１では昨年度の成果を基に更に実験を進めると共に、関連する内容の論文を２件発表しており、順調に進展している。２では課題として目指していた内容で２件の論文を発表したほか、アメーバ細胞の運動解析の実験を進めており、想定以上に進捗した。３は今年度の段階で、得られた実験結果としては当初定めた目標に到達した。今後はそれをまとめて報告する段階にあり、概ね順調に推移している。総じて期待通りに進展しており、概ね順調であると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画の当初目標に到達した部分もあるほか、当初進捗が遅れていた内容も今年度で遅れを取り戻している。また、当初の研究計画の内容からは外れるが更なる発展が見込める成果なども得られており、それら発展性も重視しつつ、引き続き研究を推進する。
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| Causes of Carryover |
出張旅費が当初見込みより少なかったこと。装置の故障によって予定していた実験等に前後が出た為。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
成果発表などの出張旅費が昨年度少なかった反動で増えると思われるのでそれに充てたい。
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[Presentation] Influence of endotoxins on red blood cell mechanics2015
Author(s)
H. Ito, N. Kuss, B. Rapp, M. Ichikawa, T. Gutsmann, K. Brandenburg, J. Poeschl, M. Tanaka
Organizer
International Symposium Hierarchical Structures and Dynamics at Soft Interfaces -from surfactants, cells to peacock's train-
Place of Presentation
Kyoto University
Year and Date
2015-05-14 – 2015-05-14
Int'l Joint Research
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