| 研究領域 | 分子サイバネティクス ー化学の力によるミニマル人工脳の構築 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05873
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅳ)
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
石川 大輔 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (00722919)
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| 研究期間 (年度) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2022年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
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| キーワード | DNAナノテクノロジー / 界面膜 / 折り紙 / ナノメカニクス / 細胞力覚 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，細胞がもつ，力学的刺激に対する応答機構である細胞力覚を担う器官の人工的構築を目的とする．具体的には，細胞膜の引張によって開閉する原核細胞の機械受容チャネルを模した人工チャネルを，ナノスケールの剛体折り紙で開発し，二次元平面における界面膜の圧縮と拡張によりその力学的駆動を実証するとともに，膜構成分子の相互作用力と力学的開閉挙動との相関を解明する．この剛体折り紙モデルに基づく機械受容チャネルの開発および二次元の引張力によるその力学的駆動の実証によって，二次元界面という誰にでも扱えるシンプルな系において，細胞膜中の生体分子の機械受容機構を人工的に構築するための方法論を提示する．
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| 研究実績の概要 |
R3年度に設計を行った、DNAを素材とする人工機械受容チャネルの作製とその形成確認を行った。まず作製プロセスの最適化を行った後に、透過電子顕微鏡観察から設計通りの形状が形成されていることを確認した。さらに、気水界面に局在させるためにチャネルの一部に疎水基を修飾し、これをアガロースゲル電気泳動と油中水滴エマルション観察から確認した。一方、ナノサイズのミウラ折り(ナノミウラ折り)の設計では、ミウラ折りにおけるジグザグな折り線の角度を変えることによって、一軸方向から力学的な力が印可されたときに負のポアソン比を持つ折りたたみが実現されるように、シミュレーションを駆使して設計を繰り返した。ナノミウラ折りは、展開した際の横方向のサイズに対して、厚さの比率が高いため、DNA二重らせんの逆位相における連結に加えて、厚さがない場合と同様の動作範囲を維持可能な軸シフト法によって、山折りと谷折りを表現することに成功した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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