| 研究課題/領域番号 |
22K14657
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分32020:機能物性化学関連
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| 研究機関 | 広島大学 (2022, 2024)
東京大学 (2023) |
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研究代表者 |
松尾 宗征 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 助教 (90869025)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 自己泳動（自己駆動） / 物理的自触媒 / 自励振動 / パターン形成 / 集団運動 / 同期 / クオラムセンシング / 自己組織化 / 液滴 / 自己駆動 / 滴 / フィードバック / シンクロ / Susyems Chemistry / 膜 / 張力 / Systems Chemistry / 自己再生産 / 人工生命 / 生命起源 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生物の自己組織化の繰り返しを可能にする要因は、自身の構成物質前駆体（エサ）を食べて増殖することにある。機能性材料の持続性を飛躍的に向上させるためには、この機能を材料へ付与することが有効であるが、これまで実例はない。これは、“エサからの構成成分の再生産”、“肥大・分裂（増殖）”、“エサを自ら獲得するための移動（自己駆動）”という3つの能力をマテリアルへ同時に付与できなかったためである。本研究では“物理的自触媒機構”を内在させた液滴の構成分子と駆動分子の協奏的生成反応系の構築により、世界初の「増殖する自己駆動液滴」を開発することを目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、昇華性駆動物質の生成反応を系に導入することで、集団で同期しながら泳動する自励振動液滴を開発した。メンチルアセテート油滴を水面に浮かべると、加水分解で生じる昇華性をもったメントールが駆動力を生み、油滴が持続的な自己泳動を示した。液滴は、泳動が反応を促進する物理的自触媒を内在していた。さらに、液滴は自発的に停止と泳動を繰り返す自励振動を示した。多数の液滴を水面におくと、液滴は動的パターンを形成後、集団で同期泳動し、その同期精度は液滴数の増加と共に向上した。本研究により、大腸菌のようにクオラムセンシングを行うことで、シンクロナイズドスイミングする液滴が開発されたといえる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で構築したマイクロ液滴は、①揮発性界面活性剤を産出しながら、②回帰的に自己泳動し、③自律的に集団運動した。これらの運動は、化学反応により制御された。本成果は水面滑走型のリキッド・ドローン開発の端緒になると期待される。このようなリキッド・ドローンは、効率的な田んぼでの農薬や肥料の散布を実現すると期待される。
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