遊走細胞の集団運動を意識した実験・数理モデル系の作成と解析

• 研究課題/領域番号: 16K13866
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 住野 豊 東京理科大学, 理学部第一部応用物理学科, 講師 (00518384)
• 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: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 自己駆動粒子 / パターン形成 / 細胞運動 / 細胞変形 / 数理物理 / マイクロマシン / 生物物理 / 光ピンセット

研究成果の概要

本研究では基板上を遊走運動する細胞集団に関し，非生物系の実験モデルと数理モデルの両面から理解を進めることを目的とした．実験的に捕捉可能で集団運動に顕著な影響を与える特性として，排除体積の形状，保存力―非保存力の競合，粒子状態遷移が上げられることを，実験・理論の双方より明らかにした．特に保存力－非保存力の競合が容易に見られる，拡散場を介して結合する集団運動系は保存力と競合し多様な集団運動相を示すことからも今後新たな集団運動のクラスとして着目されると思われる．この際，我々の開発した，水面上を運動する液滴や粒子系，交流電場下で駆動されるポリスチレン粒子系はモデル実験系として有効となると考えられる．

研究成果

• [雑誌論文] Pattern of a confined chemical garden controlled by injection speed (2017)
  • 著者名/発表者名: Wagatsuma Shu、Higashi Takuro、Sumino Yutaka、Achiwa Ayumi
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 95 号: 5 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1103/physreve.95.052220
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationship between the size of a camphor-driven rotor and its angular velocity (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuki Koyano, Marian Gryciuk, Paulina Skrobanska, Maciej Malecki, Yutaka Sumino, Hiroyuki Kitahata, and Jerzy Gorecki
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 96 号: 1 ページ: 012609-012609
  • DOI: 10.1103/physreve.96.012609
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] レオロジーと化学反応の結合がもたらす時空間パターンと自発運動系 (2017)
  • 著者名/発表者名: 住野豊，我妻志友
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 巻: 72 ページ: 339-343
  • NAID: 130006732173
• [雑誌論文] 生き物を模倣する実験系とその応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 住野豊
  • 雑誌名: 化学工学誌 巻: 81 ページ: 298-301
• [雑誌論文] Selection of the Rotation Direction for a Camphor Disk Resulting from Chiral Asymmetry of a Water Chamber (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Nakata, Hiroya Yamamoto, Yuki Koyano, Osamu Yamanaka, Yutaka Sumino, Nobuhiko J. Suematsu, Hiroyuki Kitahata, Paulina Skrobanska, Jerzy Gorecki
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 巻: 120 号: 34 ページ: 9166-9172
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.6b05427
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Confined chemical garden inspected by the change of flow rate-detailed analysis and modeling of filament pattern (2017)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Sumino
  • 学会等名: Solvay workshop on Chemical reactions and separation in flows
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Pattern of injected fluid in a confined geometry induced by solidification of front (2017)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Sumino
  • 学会等名: Joint Workshop on Slow Earthquakes 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Inertial spinモデルの拡張と群れ運動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 竹島大, 住野豊
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [学会発表] 濃度場を介して能動的・受動的に運動する粒子の集団挙動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬勇平, 住野豊, 北畑裕之, 小谷野由紀
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [学会発表] 交流電場下で高さ方向に凝集するポリスチレン粒子のダイナミクス (2017)
  • 著者名/発表者名: 田波翔, 岩崎裕一, 住野豊
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [学会発表] 反応を含む自己駆動粒子の空間パターン (2017)
  • 著者名/発表者名: 竹島大, 住野豊, 鹿野豊
  • 学会等名: 第27回 非線形反応と協同現象研究会
• [学会発表] 自己駆動するアルコール液滴による集団運動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 澤近周一，住野豊
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会（2017年）
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
• [学会発表] 交流電場下で自己駆動するコロイド粒子の凝集ダイナミクス (2017)
  • 著者名/発表者名: 田波翔, 住野豊
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会（2017年）
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
• [学会発表] 自己駆動するアルコール液滴が示す渋滞現象 (2016)
  • 著者名/発表者名: 澤近周一，住野豊
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス
• [学会発表] 反応を含む二種類粒子系Vicsekモデルのパターン形成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹島大，鹿野豊，住野豊
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス
• [学会発表] 電気浸透流で自己駆動するコロイド粒子の凝集・離散ダイナミクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 田波翔，住野豊
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス
• [学会発表] ヘレショウセル中の粘弾性流体が示す粘弾性突起 (2016)
  • 著者名/発表者名: 我妻志友, 吉井究, 住野豊
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス
• [学会発表] ズリ歪を加えられた弾性体下での 非圧縮流体の運動－不規則摩擦の理解 (2016)
  • 著者名/発表者名: 住野豊
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス
• [学会発表] 電気浸透流で駆動する ポリスチレンビーズの集団挙動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田波翔，住野豊
  • 学会等名: 第67回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 北海道教育大学旭川校
• [学会発表] 密集して平面内で群れを作る液滴・粒子系 (2016)
  • 著者名/発表者名: 住野豊
  • 学会等名: 集団ダイナミクスに現れる時空間パターンの数理
  • 発表場所: 京都大学数理科学研究所
  • 招待講演
• [学会発表] 交流電場下における自己駆動粒子の凝集ダイナミクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 田波翔, 住野豊
  • 学会等名: 第26回 非線形反応と協同現象研究会
  • 発表場所: 明治大学中野キャンパス
• [学会発表] 反応を含む二種類粒子系Vicsekモデルのパターン形成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹島大，鹿野豊,住野豊
  • 学会等名: 第26回 非線形反応と協同現象研究会
  • 発表場所: 明治大学中野キャンパス
• [備考] 東京理科大学応用物理学科住野研究室
  • URL: http://www.rs.tus.ac.jp/sumino_lab/
• [備考] 住野豊
  • URL: https://sites.google.com/site/ysumino/
• [備考] 応用物理学科住野研究室のページ
  • URL: http://www.rs.tus.ac.jp/sumino_lab/