| 研究課題/領域番号 |
20H00618
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分62:応用情報学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
村田 智 東北大学, 工学研究科, 教授 (10334533)
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| 研究分担者 |
川又 生吹 京都大学, 理学研究科, 准教授 (30733977)
安部 桂太 東北大学, 工学研究科, 助教 (00982860)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
44,200千円 (直接経費: 34,000千円、間接経費: 10,200千円)
2024年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2023年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2020年度: 23,530千円 (直接経費: 18,100千円、間接経費: 5,430千円)
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| キーワード | 時空間分子プログラミング / DNAコンピューティング / 反応拡散系 / 空間分子プログラミング / マテリアライゼーション / ＤＮＡコンピューティング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，分子プログラミングの技術をもちいて，生物が実現しているような自由自在な化学反応場の時空間制御を実現する．近年，人工的な反応拡散系によるパターン形成の研究が注目を集めているが，分子の拡散を制御するという観点が欠けているためできたパターンがすぐに散逸してしまうという問題や，できたパターンを機能化するための方法論がないといった問題があり，応用に結び付いていない．そこで本研究では，化学反応場において分子の拡散を積極的に制御する方法，および，できたパターンから物理化学的機能を引き出す方法を開発することにより，こうした問題を解決し，時空間分子プログラミングの基盤技術を確立する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，分子プログラミングの技術をもちいて，生物が実現しているような自由自在な化学反応場の時空間制御を実現することを目指した．近年，人工的な反応拡散系によるパターン形成の研究が注目を集めているが，分子の拡散を制御するという観点が欠けているためできたパターンがすぐに散逸してしまうという問題や，できたパターンを機能化するための方法論がないといった問題があった．そこで本研究では，化学反応場において分子の拡散を積極的に制御する方法，および，できたパターンから物理化学的機能を引き出す方法などを開発し，時空間分子プログラミングの基盤技術を確立した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，時空間プログラミングに適した反応系として，DNA重合反応を利用する新しい反応拡散システムの設計論を確立した．これにより初期反応空間に存在する単純な非対称性から出発して段階的に反応空間を複雑化することが可能になった．また，反応空間全体を粘性媒体とすることにより，形成された局所的な分子構造（ゲル）のパターンが波打つ動的な現象を見出した．これらは人工の反応拡散系によるパターン形成を自在に制御するための基盤的な知見となるもので，将来的には人工臓器などの人工的な生体組織の創成に資するものである．
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