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DNAナノ構造のマイクロ界面制御によるプログラマブルで動的な細胞型分子ロボット

研究課題

研究課題/領域番号 16K12521
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 生命・健康・医療情報学
研究機関東京工業大学

研究代表者

瀧ノ上 正浩  東京工業大学, 情報理工学院, 准教授 (20511249)

連携研究者 石川 大輔  首都大学東京, 大学院都市環境科学研究科, 特任助教 (00722919)
川野 竜司  東京農工大学, 工学研究院, 特任准教授 (90401702)
遠藤 政幸  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 准教授 (70335389)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード分子ロボット / 人工細胞 / DNAナノテクノロジー / DNAオリガミ / マイクロ油中水滴 / マイクロ流体デバイス / 自己組織化 / ピッカリングエマルション / 油中水滴 / カプセル / マイクロ流路
研究成果の概要

本研究では,DNAナノ構造による分子機能制御とマイクロ流体工学による流体界面制御による細胞型分子ロボットの創製と制御を目指した研究を行った.DNAオリガミによる機能性の両親媒性DNA分子ナノデバイスをマイクロ油中水滴の界面に自己組織化させて細胞型分子ロボットを構築できた.期間全体を通じた研究により,分子センシングや自律的な運動などの機能を含めた,プログラマブルに,動的な機能をもつ細胞型分子ロボットを構築する基礎技術ができた.

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (56件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (47件) (うち国際学会 11件、 招待講演 9件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 骨格で支えられた頑丈な人工細胞-DNAナノテクノロジーによる精密設計2018

    • 著者名/発表者名
      黒川知加子, 柳澤実穂, 瀧ノ上正浩
    • 雑誌名

      月刊化学

      巻: vol.73 ページ: 40-43

    • NAID

      40021420920

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Formation of DNA micro-skeleton structures in water-in-oil microdroplets2017

    • 著者名/発表者名
      Masamune Morita, Shin-ichiro M. Nomura, Satoshi Murata, Miho Yanagisawa, Masahiro Takinoue
    • 雑誌名

      Proc. microTAS

      巻: - ページ: 159-160

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 生体内で働く分子ロボットの実現へ:情報媒体としてのDNA分子とDNAコンピューティング2017

    • 著者名/発表者名
      瀧ノ上正浩
    • 雑誌名

      情報管理(JST)

      巻: vol. 60 ページ: 629-640

    • NAID

      130006234943

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Influence of asymmetry and driving forces on the propulsion of bubble-propelled catalytic micromotors2016

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Hayakawa, Hiroaki Onoe, Ken H. Nagai, *Masahiro Takinoue
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 7(12) 号: 12 ページ: 229-229

    • DOI

      10.3390/mi7120229

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Self-Assembled Microcapsule of Amphiphilic Janus DNA Nanoplates at the Water-Oil Interface2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Ishikawa, Yuki Suzuki, Chikako Kurokawa, Masayuki Ohara, Masamune Morita, Miho Yanagisawa, Ryuji Kawano, Masayuki Endo, Masahiro Takinoue
    • 雑誌名

      Proc. microTAS

      巻: - ページ: 116-117

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 連載「DNAナノテクノロジー」―構造をつくり,計算し,ナノロボットを動かす―:第2回ナノテク材料としてのDNA2016

    • 著者名/発表者名
      石川大輔, 瀧ノ上正浩
    • 雑誌名

      現代化学

      巻: No.5 ページ: 48-53

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Artificial cell construction based on micro-scale control of bio soft matter2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      Mini Workshop: New Frontiers of Supramolecular Chemistry in Non-equilibrium Systems
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] RNA 転写可能な DNA マイクロ構造体の構築2018

    • 著者名/発表者名
      渡邉理佐, 森田雅宗, 柳澤実穂, 瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      第1回分子ロボティクス年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 統合情報理論に基づく意識を持つDNA反応ネットワークの構築2018

    • 著者名/発表者名
      渡邉弘貴, 川野竜司, 瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      第1回分子ロボティクス年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光によるDNAマイクロゲルの構造制御2018

    • 著者名/発表者名
      笠原悠, 渡邉理佐, 瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      第1回分子ロボティクス年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Reverse micelle charging on particle control and soft microrobot actuation2018

    • 著者名/発表者名
      Marcos Masukawa, Masayuki Hayakawa, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      第1回分子ロボティクス年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光応答性DNAオリガミの導入による細胞型分子ロボットの機能構築と解析2018

    • 著者名/発表者名
      土屋美恵, 石川大輔, 川野竜司, 瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      第1回分子ロボティクス年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] RNA 転写可能な DNAマイクロゲル構造体の構築2018

    • 著者名/発表者名
      渡邉理佐, 森田雅宗, 柳澤実穂, 瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      第7回日本生物物理学会関東支部会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] バイオソフトマターのナノ/マイクロ制御による人工細胞の構築2018

    • 著者名/発表者名
      瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      産業技術総合研究所バイオメディカル研究部門・部門セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロ液滴界面を利用した RNAを発現するDNA マイクロ構造体の構築2017

    • 著者名/発表者名
      渡邉理佐, 森田雅宗, 柳澤実穂, 瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第35回研究会(35th CHEMINAS)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 両親媒性DNA オリガミによるマイクロ油中水滴の画像解析による定量的安定性評価2017

    • 著者名/発表者名
      土屋美恵, 石川大輔, 鈴木勇輝, 遠藤政幸, 瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第35回研究会(CHEMINAS35)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Generation of higher-order self-assembled DNA microstructures inside water-in-oil microdroplets2017

    • 著者名/発表者名
      Masamune Morita, Shin-ichiro M. Nomura, Satoshi Murata, Miho Yanagisawa, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      19th IUPAB congress and 11th EBSA congress
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] DNA ゲルマイクロカプセルのマイクロパターン形成の物理と分子ロボット工学への応用2017

    • 著者名/発表者名
      瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      第78回応用物理学会 秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Formation of DNA microcapsules and application to cell-like molecular robots2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      2nd Japan-Korea International Symposium on Cyborgnics: Integration between cell and electronics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Construction of artificial cell nuclei with RNA transcription capability using a microdroplet interface2017

    • 著者名/発表者名
      Risa Watanabe, Masamune Morita, Miho Yanagisawa, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Surfactant role on microbead manipulation by saw-tooth shaped electrode2017

    • 著者名/発表者名
      Marcos Masukawa, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 人工細胞でのDNA論理回路を用いた最小限の意識を生み出すオートマトン (Automata that generates minimum consciousness using DNA logic circuits in artificial cells)2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Watanabe, Ryuji Kawano, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] DNA分子ロボットのためのマイクロドロップレットの機械的安定性評価 (Evaluation of mechanical stability of microdroplet-based DNA molecular robots.)2017

    • 著者名/発表者名
      Misato Tsuchiya, Daisuke Ishikawa, Yuki Suzuki, Masayuki Endo, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ液滴界面上での相分離による人工細胞核の形成のDNAユニット依存性の解析(Analyses of DNA unit dependence of artificial cell nuclei formed by phase separation on microdroplet interface)2017

    • 著者名/発表者名
      Yu Kasahara, Risa Watanabe, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Surfactant role on microbead manipulation by saw-tooth electrode2017

    • 著者名/発表者名
      Marcos Masukawa, Masayuki Hayakawa, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      2nd Japan-Korea International Symposium on Cyborgnics: Integration between cell and electronics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Automata that generates minimum consciousness using DNA logic circuits in artificial cells2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Watanabe, Ryuji Kawano, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      2nd Japan-Korea International Symposium on Cyborgnics: Integration between cell and electronics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of mechanical stability of DNA molecular robots2017

    • 著者名/発表者名
      Misato Tsuchiya, Daisuke Ishikawa, Yuki Suzuki, Masayuki Endo, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      2nd Japan-Korea International Symposium on Cyborgnics: Integration between cell and electronics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Construction of artificial cell nuclei with RNA transcription capability using a microdroplet interface2017

    • 著者名/発表者名
      Risa Watanabe, Masamune Morita, Miho Yanagisawa, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      2nd Japan-Korea International Symposium on Cyborgnics: Integration between cell and electronics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analyses of DNA unit dependence of artificial cell nuclei formed by phase separation on microdroplet interface2017

    • 著者名/発表者名
      Yu Kasahara, Risa Watanabe, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      2nd Japan-Korea International Symposium on Cyborgnics: Integration between cell and electronics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrical actuators for apolar media microfluidics2017

    • 著者名/発表者名
      マスカワマルクス, 瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第35回研究会(35th CHEMINAS)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ液滴界面を利用した RNA転写可能なDNA マイクロ構造体の構築2017

    • 著者名/発表者名
      渡邉理佐, 森田雅宗, 柳澤実穂, 瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      「細胞を創る」研究会 10.0
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Formation of DNA micro-skeleton structures in water-in-oil microdroplets2017

    • 著者名/発表者名
      Masamune Morita, Shin-ichiro M. Nomura, Satoshi Murata, Miho Yanagisawa, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      The 21th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (microTAS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロ液滴界面を利用した RNA 転写可能なDNA ゲルマイクロ構造体の構築2017

    • 著者名/発表者名
      渡邉理佐, 森田雅宗, 柳澤実穂, 瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      第4回サイボウニクス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] DNAオリガミによる細胞型分子ロボットの光応答機能の構築と解析2017

    • 著者名/発表者名
      土屋美恵, 石川大輔, 瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      第4回サイボウニクス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ液滴界面上でのDNAマイクロ構造体形成のsticky-end依存性の解析2017

    • 著者名/発表者名
      笠原悠, 渡邉理佐, 森田雅宗, 瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      第4回サイボウニクス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] DNA論理回路を用いたIITにおける最小意識を生み出すネットワークの設計と解析2017

    • 著者名/発表者名
      渡邉弘貴, 川野竜司, 瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      第4回サイボウニクス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Electric manipulation of microbeads with charged reverse micelles2017

    • 著者名/発表者名
      Marcos Masukawa, Masayuki Hayakawa, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      第4回サイボウニクス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 細胞サイズの液滴界面でのDNAゲルの自己組織化とミクロ相分離2017

    • 著者名/発表者名
      瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      2017年度 生命科学系学会合同年次大会 (ConBio2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アクティブマテリアル研究としての人工細胞・分子ロボットの構築2017

    • 著者名/発表者名
      瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      SMACTIVEマテリアルシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 温度冷却過程で油中水滴界面上で生成されるDNAマイクロスケルトン構造2017

    • 著者名/発表者名
      瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      Biothermology Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Microfluidic droplet reactor for artificial/living cellular systems2016

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会
    • 発表場所
      つくば国際会議場, 茨城
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マ イクロ液滴界面を利用したRNA転写配列を有するDNAマイクロ構造体の構築 (Construction of DNA micro-structures with RNA transcription sequences using the interface of microdroplets.)2016

    • 著者名/発表者名
      Risa Watanabe, Masamune Morita, Miho Yanagisawa, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会
    • 発表場所
      つくば国際会議場, 茨城
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] プログラマブルな性質を有するDNA ナノプレートからなるマイクロカプセルの形成, Microcapsular compartments composed of programmable DNA nanoplates2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Ishikawa, Yuki Suzuki, Chikako Kurokawa, Masayuki Ohara, Misato Tsuchiya, Masamune Morita, Miho Yanagisawa, Ryuji Kawano, Masayuki Endo, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会
    • 発表場所
      つくば国際会議場, 茨城
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 両親媒性DNAオリガミによるW/Oマイクロエマルションの光応答性観察 (Photo-responsive water-in-oil microemulsion made of amphiphilic DNA origami.)2016

    • 著者名/発表者名
      Misato Tsuchiya, Daisuke Ishikawa, Yuki Suzuki, Masayuki Endo, Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会
    • 発表場所
      つくば国際会議場, 茨城
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] マイクロ液滴界面を利用したRNA転写配列を 有するDNAフラクタルマイクロ構造体の構築(Construction of DNA fractal micro-structures with RNA transcription sequences using the interface of microdroplets.)2016

    • 著者名/発表者名
      渡邉理佐, 森田雅宗, 瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      「細胞を創る」研究会9.0
    • 発表場所
      早稲田大学早稲田キャンパス・井深大記念ホール, 東京
    • 年月日
      2016-11-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] DNAナノ構造体の油水界面集積によるマイクロカプセル形成2016

    • 著者名/発表者名
      石川大輔, 鈴木勇輝, 黒川知加子, 大原正行, 土屋美恵, 森田雅宗, 柳澤実穂, 遠藤政幸,瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      「細胞を創る」研究会9.0
    • 発表場所
      早稲田大学早稲田キャンパス・井深大記念ホール, 東京
    • 年月日
      2016-11-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Self-Assembled Microcapsule of Amphiphilic Janus DNA Nanoplates at the Water-Oil Interface2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Ishikawa, Yuki Suzuki, Chikako Kurokawa, Masayuki Ohara, Masamune Morita, Miho Yanagisawa, Ryuji Kawano, Masayuki Endo, *Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      The 20th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (microTAS2016)
    • 発表場所
      Convention Center Dublin, Dublin, Ireland
    • 年月日
      2016-10-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-assembly of DNA microstructures on a cationic lipid interface of water-in-oil microdroplet2016

    • 著者名/発表者名
      Masamune Morita, Shin-ichiro M. Nomura, Satoshi Murata, Miho Yanagisawa, *Masahiro Takinoue
    • 学会等名
      22nd International Conference on DNA Computing and Molecular Programming (DNA22)
    • 発表場所
      Ludwig-Maximilians-Universität (LMU), Munich, Germany
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 油水界面を集積場として利用した DNA ナノ構造体のマイクロカプセル化2016

    • 著者名/発表者名
      石川大輔, 鈴木勇輝, 黒川知加子, 森田雅宗, 柳澤実穂, 遠藤政幸, 瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第33回研究会 (CHEMINAS33)
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所, 東京
    • 年月日
      2016-04-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 荷電脂質膜界面における DNA ミクロ構造の形成2016

    • 著者名/発表者名
      森田雅宗, 石川大輔, 野村 M. 慎一郎, 村田智, 柳澤実穂, 瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第33回研究会 (CHEMINAS33)
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所, 東京
    • 年月日
      2016-04-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] バイオソフトマターのミクロ制御による分子ロボティクス2016

    • 著者名/発表者名
      瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      理研シンポジウム「細胞システムの動態と論理 ⅦI」
    • 発表場所
      理化学研究所(和光), 埼玉
    • 年月日
      2016-04-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子センシングマイクロシステム構築へのアプローチ2016

    • 著者名/発表者名
      石川大輔, 鈴木勇輝, 黒川知加子, 大原正行, 森田雅宗, 柳澤実穂, 遠藤政幸,瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      第4回分子ロボティクス若手の会
    • 発表場所
      石川県政記念しいのき迎賓館, 石川
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 疎水性を付与したDNA ナノプレートによるマイクロカプセル作製2016

    • 著者名/発表者名
      石川大輔, 鈴木勇輝, 黒川知加子, 大原正行, 森田雅宗, 柳澤実穂, 遠藤政幸, 瀧ノ上正浩
    • 学会等名
      「分子ロボティクス研究会」2016年6月 定例研究会
    • 発表場所
      東京工業大学 田町キャンパス, 東京
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] 人工細胞の創製とその応用 (Promising Construction and Applications of Artificial Smart-Cells)”, 第2章人工膜創製技術:第5節バイオソフトマターの物理工学に基づく非平衡開放系の人工細胞の構築と制御2017

    • 著者名/発表者名
      瀧ノ上正浩,他
    • 総ページ数
      2015
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 瀧ノ上研究室ホームページ

    • URL

      http://www.takinoue-lab.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 瀧ノ上研究室HP

    • URL

      http://www.takinoue-lab.jp

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2019-03-29  

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