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アメーバ型分子ロボットの内部構造と機能を制御する3次元探査型ナノマシンの構築

公募研究

研究領域感覚と知能を備えた分子ロボットの創成
研究課題/領域番号 15H00819
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関大阪大学

研究代表者

森島 圭祐  大阪大学, 工学研究科, 教授 (60359114)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2016年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2015年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワードナノマシン / 細胞内操作 / カーボンナノコイル / 磁場駆動 / 細胞 / 分子ロボティクス / DNAオリガミ / リポソーム / 分子機械
研究実績の概要

本研究は、生物の最小単位である細胞内部やアメーバ型分子ロボットの骨格となるリポソームの微小空間内でナノコイル状の磁場駆動型ナノマシンを自在に操作することで,細胞内部やアメーバ型分子ロボット内部を探査したり,構造と機能を制御できる3次元ナノ空間分子操作を実現することを目的とする.今年度は,細胞内でらせん型のナノマシンを磁場駆動し,観察,操作,及び回収することに成功した.また,DNA origami,ナノ造形技術を駆使することで,3次元のナノコイル構造体の設計試作を行った.細胞内へのナノマシン導入実験にはマウス筋芽細胞C2C12 を使用した.ナノマシンは導入後に蛍光観察ができるよう修飾して観察した.C2C12 が増加したのち,リポフェクション法により蛍光修飾したナノマシンを導入した.導入後,CellTracker Redを用いて細胞質を染色し,蛍光観察を行った.また,微小空間内に細胞が通過することのできないサイズの流路を設けることで,単一細胞をトラップすることができるマイクロ流体デバイスを作製した.まず蛍光染色した細胞懸濁液を作製したデバイス内に導入し,単一細胞をトラップした.その後,ナノマシンをデバイス内に導入し,回転磁場を印加することでナノマシンを駆動させ,トラップした細胞に接着させた.ナノマシンを接着させた細胞は培養した後,蛍光観察を行った.デバイス内での細胞のトラップ,およびトラップした細胞へのナノマシンの導入に成功した.また導入後,回転磁場を印加することで,トラップした細胞内でのナノマシンの駆動に成功した.以上の結果より,特定の単一細胞の細胞内刺激の可能性を示した.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 6件、 招待講演 5件) 図書 (1件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] “A Method of Three-Dimensional Micro-Rotational Flow Generation for Biological Applications”2016

    • 著者名/発表者名
      Yalikun, Y., Kanda, Y. & Morishima, K.
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 7 号: 8 ページ: 140-140

    • DOI

      10.3390/mi7080140

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hydrodynamic vertical rotation method for a single cell in an open space2016

    • 著者名/発表者名
      Yaxiaer Yalikun, Yasunari Kanda, Keisuke Morishima
    • 雑誌名

      Microfluidics and Nanofluidics

      巻: 20(5) 号: 5 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1007/s10404-016-1737-y

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 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] Contractile Performance and Controllability of Insect Muscle-Powered Bioactuator with Different Stimulation Strategies for Soft Robotics2016

    • 著者名/発表者名
      2.K. Uesugi, K. Shimizu, Y. Akiyama, T. Hoshino, K. Iwabuchi, K. Morishima
    • 雑誌名

      Soft Robotics

      巻: 3 号: 1 ページ: 13-22

    • DOI

      10.1089/soro.2015.0014

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biofuel Cell Backpacked Insect and Its Application to Wireless Sensing2016

    • 著者名/発表者名
      K. Shoji, Y. Akiyama, M. Suzuki, N. Nakamura, H. Ohno and K. Morishima
    • 雑誌名

      Biosensors and Bioelectronics

      巻: 78 ページ: 390-395

    • DOI

      10.1016/j.bios.2015.11.077

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 機械刺激付加時のiPS細胞由来3D心筋組織の拍動特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      上杉薫、塚本佳也、日浦綾美、福本健、島史明、明石満、森島圭祐
    • 学会等名
      第16回日本再生医療学会総会
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2017-03-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] “On-chip internalization process of an intracellular nanobot into a single cell,”2017

    • 著者名/発表者名
      K. Ogawa, K. Uesugi and K. Morishima
    • 学会等名
      The 30th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS2017)
    • 発表場所
      Las Vegas(USA)
    • 年月日
      2017-01-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 伸展刺激によるバイオエンジニアリング的評価を目指した3次元組織の機械的特性測定2017

    • 著者名/発表者名
      上杉薫、塚本佳也、日浦綾美、島史明、明石満、森島圭祐
    • 学会等名
      日本機械学会第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ウインクあいち(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2017-01-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 生体分子モータ集積人工筋肉を用いた外骨格型駆動システムの設計と制作2017

    • 著者名/発表者名
      平井皓基,平塚祐一,上杉薫、森島圭祐
    • 学会等名
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
    • 発表場所
      ビッグパレットふくしま(福島県郡山市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ”引張刺激に対するiPS由来3次元心筋組織の拍動特性”2017

    • 著者名/発表者名
      上杉薫、塚本佳也、日浦綾美、赤木隆美、宮川繁、澤芳樹、明石満、森島圭祐
    • 学会等名
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
    • 発表場所
      ビッグパレットふくしま(福島県郡山市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 磁気駆動型ナノマシンの高効率細胞内導入を目指したデバイスの開発2017

    • 著者名/発表者名
      宮川彰平、小川幸太、上杉薫、森島圭祐
    • 学会等名
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
    • 発表場所
      ビッグパレットふくしま(福島県郡山市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 身体機能回復を目的とした機械的刺激による組織形状変形2017

    • 著者名/発表者名
      麻生晃雄、上杉薫、神田寛行、不二門尚、森島圭祐
    • 学会等名
      関西学生会平成28年度学生員卒業発表講演会
    • 発表場所
      大阪大学吹田キャンパス(大阪府吹田市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 機能回復を目的とした力学刺激による臓器圧整法の提唱2017

    • 著者名/発表者名
      麻生晃雄、上杉薫、神田寛行、不二門尚、森島圭祐
    • 学会等名
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
    • 発表場所
      ビッグパレットふくしま(福島県郡山市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 生体分子モータを用いた積層型回転アクチュエータの設計と配向制御に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      南方和之、平塚祐一、上杉薫、森島圭祐
    • 学会等名
      関西学生会平成28年度学生員卒業発表講演会
    • 発表場所
      大阪大学吹田キャンパス(大阪府吹田市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 生体分子モータを用いた積層型回転アクチュエータの設計と作製2017

    • 著者名/発表者名
      南方和之、平塚祐一、上杉薫、森島圭祐
    • 学会等名
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
    • 発表場所
      ビッグパレットふくしま(福島県郡山市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 生体の行動原理に基づいたソフトマテリアルの動的自立加工法に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      豊田和馬、上杉薫、森島圭祐
    • 学会等名
      関西学生会平成28年度学生員卒業発表講演会
    • 発表場所
      大阪大学吹田キャンパス(大阪府吹田市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 細胞内特性評価をおこなう磁気駆動ナノマシンの細胞内導入と制御2017

    • 著者名/発表者名
      吉田茂生、小川幸太、上杉薫、森島圭祐
    • 学会等名
      関西学生会平成28年度学生員卒業発表講演会
    • 発表場所
      大阪大学吹田キャンパス(大阪府吹田市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 細胞内物性計測を目指した磁気駆動ナノマシンの細胞内導入と制御2017

    • 著者名/発表者名
      吉田茂生、小川幸太、上杉薫、森島圭祐
    • 学会等名
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
    • 発表場所
      ビッグパレットふくしま(福島県郡山市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] “Effect of Mechanical Stimulation on Neurite Outgrowth of Dorsal Root Ganglion Neurons toward Integrative Mechanobiologic Nerve Bridge,”2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Ishibashi, K.Uesugi and K.Morishima
    • 学会等名
      IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII 2016)
    • 発表場所
      札幌札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-12-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 3次元組織の機械的特性評価を目指した試験システム、及び専用把持具の最適化2016

    • 著者名/発表者名
      上杉薫、日浦綾美、塚本佳也、島史明、明石満、森島圭祐
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会シンポジウム2016
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-11-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] “生命機械融合ソフト&ウェットロボティクスの創製”2016

    • 著者名/発表者名
      森島圭祐
    • 学会等名
      第29回マイクロプロセス・ナノテクノロジー国際会議(MNC 2016)(Kyoto)の技術セミナー「マイクロ・ナノバイオ技術の最前線」
    • 発表場所
      ANAクラウンプラザホテル京都(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-11-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] “生命機械融合ウェットロボティクス”2016

    • 著者名/発表者名
      森島圭祐
    • 学会等名
      第 33 回「センサ・マイクロシンと応用システム」シンポ ジウム(Hirado)の一般公開セッション「山,海,空とセンサと」
    • 発表場所
      平戸文化センター(長崎県平戸市)
    • 年月日
      2016-10-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Micro fluidic vacuum chunk system for handling of regenerative three dimensional tissue2016

    • 著者名/発表者名
      K.Uesugi,K.Fukumoto,F.Shima,S.Miyagawa,Y.Sawa,M.Akashi,and K.Morishima
    • 学会等名
      the 20th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences(μTAS 2016)
    • 発表場所
      Dublin(IRELAND)
    • 年月日
      2016-10-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] “細胞内での駆動を目指した磁気駆動型ナノマシンに関する研究”2016

    • 著者名/発表者名
      小川幸太,上杉薫,森島圭祐
    • 学会等名
      第34回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学小白川キャンパス(山形県山形市)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 3次元組織の機械的特性評価を目的とした試験システムの統合、およびその操作性の向上2016

    • 著者名/発表者名
      上杉薫、日浦綾美、塚本佳也、島史明、明石満、森島圭祐
    • 学会等名
      第34回ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学小白川キャンパス(山形県山形市)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] “螺旋状微生物を用いたマイクロ構造体のアセンブリに関する研究”2016

    • 著者名/発表者名
      沖野友樹,庄司観,森島圭祐
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-06-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] “細胞内刺激を目指した磁気駆動型ナノマシンに関する研究”2016

    • 著者名/発表者名
      小川幸太,森島圭祐
    • 学会等名
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-06-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] “生体分子の自己組織化によるマルチスケールのバイオアクチュエータ構築―張力評価及び関節機構へのアセンブリ―”2016

    • 著者名/発表者名
      平井皓基,平塚祐一,上杉薫、森島圭祐
    • 学会等名
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-06-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 集積型マイクロバキュームチャックシステムを用いた3次元組織の機械的特性測定2016

    • 著者名/発表者名
      上杉薫、福本健、島史明、森島圭祐
    • 学会等名
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-06-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] “機械刺激による末梢神経細胞の神経突起の促進”2016

    • 著者名/発表者名
      石橋雄弥, 上杉薫, 森島圭祐
    • 学会等名
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-06-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 細胞内駆動を目指した磁気駆動ナノマシンに関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      小川幸太、森島圭祐
    • 学会等名
      分子ロボティクス第7回領域会議
    • 発表場所
      ホテルたつき(蒲郡)
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] “マイクロ流体デバイスを用いた単一細胞へのナノマシンの導入”2016

    • 著者名/発表者名
      小川幸太,上杉薫,森島圭祐
    • 学会等名
      第23回化学とマイクロ・ナノシステム研究会
    • 発表場所
      千葉幕張メッセ(千葉県千葉市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブ繊維の生体医療高感度力センシングへの応用に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      宮川彰平、上杉薫、森島圭祐
    • 学会等名
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • 発表場所
      パシィフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Carbon nano magnetic coil machine driving inside a cell2015

    • 著者名/発表者名
      Kohta Ogawa, Osamu Suekane, Keisuke Morishima
    • 学会等名
      International Conference on Miniturized Systems for Chemistry and Life Science (μTAS2015)
    • 発表場所
      慶州(韓国)
    • 年月日
      2015-10-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Construction and Functional Emergence of Living Machined Wet Robotics2015

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Morishima
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Robotics & Automation 2015
    • 発表場所
      Seattle (USA)
    • 年月日
      2015-05-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Piezoelectric Inkjet-based Automatic High Speed Droplet Printing of Single Cell2015

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Morishima
    • 学会等名
      EMN Meeting on Droplets 2015
    • 発表場所
      Phuket (Thailand)
    • 年月日
      2015-05-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Construction and Emergent Functionality of Cellular Buildup Wet Robotics2015

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Morishima
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Nano/Micro Engineering and Molecular Systems 2015
    • 発表場所
      Xian (China)
    • 年月日
      2015-04-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 実用化に向けたソフトアクチュエータの開発と応用・制御技術2017

    • 著者名/発表者名
      上杉薫、森島圭祐
    • 総ページ数
      235
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 森島研究室ホームページ

    • URL

      http://www-live.mech.eng.osaka-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 生命機械情報システム創成学研究イニシアティブ LiVEMechX

    • URL

      http://www-live.mech.eng.osaka-u.ac.jp/livemechx/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 大阪大学森島研究室

    • URL

      http://www-live.mech.eng.osaka-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 分子ロボティクスニュースレターNo.16「細胞内を探査する分子ロボティクス搭載型ナノマシンの創成」

    • URL

      http://www.molecular-robotics.org/wp-content/uploads/17ed8f86cc75f33477614b1f80afabdc.pdf#page=15

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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