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セミの翅の物理的防御機構を模倣した機能性ナノデバイスの創製

公募研究

研究領域生物多様性を規範とする革新的材料技術
研究課題/領域番号 15H01599
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 複合領域
研究機関名古屋大学

研究代表者

安井 隆雄  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (00630584)

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: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2015年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワードナノ材料 / ナノバイオ / ナノワイヤ / セミの翅 / 細胞膜
研究実績の概要

本年度は、セミの翅の物理的防御機構を有する新規ナノデバイスの創製を行った。開発したナノデバイスの基板素材には、粘着性を有する素材であるシリコーンゴムのポリジメチルシロキサン(PDMS)を用いた。これは、将来的なバスの手すり等の公共の場所での使用を想定しているためである。研究代表者はこれまでの研究成果において、PDMS上へナノワイヤ構造体を成長させる技術を開発してきた。しかし、この技術は、ナノワイヤ構造体がPDMS上にのっている状態であり、繰り返しの使用や長期間の使用には耐えることができない。そこで、本研究課題においては、ナノワイヤ構造体をPDMSに埋め込み、ナノワイヤとPDMSの接合力を増加させ、繰り返しの使用や長期間の使用に耐えるナノデバイスを開発することを達成した。このPDMS埋め込み型ナノワイヤ構造体は、シリコン基板に作製したナノワイヤ構造体にPDMSを流し込み、PDMSを剥離することで、PDMSにナノワイヤを埋め込み、そこからナノワイヤ構造体を成長させることで作製した。乱雑な配置パターンのナノワイヤ構造体を上述の手法にて、PDMSに埋め込むことに成功した。前年度に体系化したナノワイヤ構造体の物理的・化学的パラメータを基に、セミの翅の物理的防御機構を模倣する組み合わせのナノワイヤ構造体を薄いシート状のデバイスを作製し、細菌破砕能力の性能評価を行った。細菌破砕能力の性能評価には、ISO規格則ったJIS規格の手法を用いた。細菌の膜の硬さを1つのパラメータとして扱うため、グラム陽性菌、グラム陰性菌、そして酵母を用いた実験を行い、ナノワイヤがどの程度の硬さの細菌に有効であるかを体系化した。ナノワイヤ構造体の表面材料や、構造体の配置パターン、直径と細菌の膜の硬さ・大きさのパラメータを体系化し、狙った細菌のみを破砕することが可能なナノデバイスの作製を行なった。

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

    (11件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] セミの翅の物理的防御機構を模倣したナノワイヤ構造体の創製2017

    • 著者名/発表者名
      安井隆雄, 米勢明弘, 加地範匡, 柳田剛, 川合知二, 馬場嘉信
    • 雑誌名

      昆虫と自然

      巻: 52 ページ: 35-37

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Label-free detection of real-time DNA amplification using a nanofluidic diffraction grating2016

    • 著者名/発表者名
      T. Yasui, K. Ogawa, N. Kaji, M. Nilsson, T. Ajiri, M. Tokeshi, Y. Horiike and Y. Baba
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1 ページ: 31642-31649

    • DOI

      10.1038/srep31642

    • NAID

      120005853095

    • 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] セミの翅の物理的防御機構を模倣したナノワイヤ構造体の創製2016

    • 著者名/発表者名
      安井隆雄, 米勢明弘, 加地範匡, 柳田剛, 川合知二, 馬場嘉信
    • 雑誌名

      昆虫と自然

      巻: 51 ページ: 39-41

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 細菌に対するセミの翅の物理的防御機構を模倣したナノデバイスの開発2015

    • 著者名/発表者名
      安井隆雄, 竹下大貴, 加地範匡, 柳田剛, 川合知二, 馬場嘉信
    • 雑誌名

      昆虫と自然

      巻: 50 ページ: 39-41

    • NAID

      40020591153

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nanowire lysis and dna extracrtion from a single bacterium for bacteria analysis2015

    • 著者名/発表者名
      T. Yasui, K. Otsuka, M. Takeuchi, T. Yanagida, N. Kaji, M. Kanai, S. Rahong, K. Nagashima, T. Naito, T. Kawai and Y. Baba
    • 雑誌名

      Micro Total Analysis Systems 2015

      巻: 1 ページ: 320-322

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] セミの翅の物理的防御機構を模倣したナノワイヤ構造体の開発2016

    • 著者名/発表者名
      安井隆雄, 柳田剛, 加地範匡, 長島一樹, ラホングサーコン, 金井真樹, 川合知二, 馬場嘉信
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノワイヤ構造体によるセミの翅の物理的防御機構の模倣2016

    • 著者名/発表者名
      安井隆雄
    • 学会等名
      科学研究費「生物規範工学」公開講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nanowire lysis and dna extracrtion from a single bacterium for bacteria analysis2015

    • 著者名/発表者名
      T. Yasui, K. Otsuka, M. Takeuchi, T. Yanagida, N. Kaji, M. Kanai, S. Rahong, K. Nagashima, T. Naito, T. Kawai and Y. Baba
    • 学会等名
      The 19th international conference on miniaturized systems for chemistry and life sciences (uTAS2015)
    • 発表場所
      Gyeongju, Korea
    • 年月日
      2015-10-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanowires for analyzing biomolecules2015

    • 著者名/発表者名
      T. Yasui, T. Yanagida, S. Rahong, N. Kaji, T. Kawai and Y. Baba
    • 学会等名
      2nd Asian Symposium for Analytical Sciences
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2015-09-10
    • 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] Nanowire structures for bacteria analysis2015

    • 著者名/発表者名
      T. Yasui, K. Otsuka, M. Takeuchi, T. Yanagida, N. Kaji, M. Kanai, K. Nagashima, T. Naito, T. Kawai and Y. Baba
    • 学会等名
      RSC Tokyo International Conference 2015, JASIS Conference
    • 発表場所
      Makuhari Messe, Japan
    • 年月日
      2015-09-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノバイオデバイスを用いた生体分子解析法の開発2015

    • 著者名/発表者名
      安井隆雄
    • 学会等名
      第34回分析化学中部夏期セミナー
    • 発表場所
      静岡
    • 年月日
      2015-08-31
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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