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細胞内メカノケミカル操作によるイントラセルラーナノマシンの構築と機能創発

公募研究

研究領域分子ナノシステムの創発化学
研究課題/領域番号 23111705
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 (2012)
東京農工大学 (2011)

研究代表者

森島 圭祐  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60359114)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2012年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2011年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードイントラセルラーナノマシン / ウェットロボティクス / ナノマシン / 細胞内粘度 / ナノ加工 / カーボンナノコイル
研究実績の概要

近年バイオテクノロジー・医療分野におけるマイクロマシンはナノスケールへと小型化され,適用する対象を臓器から組織,さらには細胞へと変化しつつある.細胞やその中の分子機能を解明することにより,細胞単位での治療が可能となり,様々な病気に対する新たな治療法が確立されることが期待されている.例えば、細胞内粘度は,細胞状態により変化するパラメータであり,心筋細胞の機能が低下すると,細胞内粘度が高くなるといった報告がある.そこで,細胞内のpHや圧力,温度,粘度などをセンシングできるデバイスの開発が必要とされている.そのため,細胞への侵襲性が低く,複数の機能を持ち合わせたナノマシンが求められている.しかし,これまでマイクロマシンが細胞内で駆動したという報告はまだない.そこで,本研究では回転磁場により駆動可能なナノマシンを細胞内に導入し,細胞内粘度測定を目的とした.細胞内でナノマシンを駆動できれば,様々な細胞内物性測定や細胞内操作可能となり,多機能な細胞内ロボットとして期待できる.
今年度はマイクロインジェクション法により,ナノマシンを細胞内に導入することに成功した.また,細胞内でナノマシンが駆動する様子を確認することができた.ナノマシンによって粘度測定を行うため,その測定原理を確立し,その正当性を評価するため標準溶液を用いて粘度測定を行った.ヘルムホルツコイルによる回転磁場により,ナノマシンは回転し,この回転磁場の回転速度に同期する.しかし,印加する磁場を小さくすると,発生する回転トルクも小さくなるため,ナノマシンは脱調する.本研究ではこのナノマシンが脱調する際の磁束密度により,粘度を測定した.ナノマシンの運動方程式から脱調時の磁束密度と粘度の関係を導出し,粘度測定法を確立した.実際に,標準試料を用いてこの粘度測定法の妥当性を検証し,ナノマシンを細胞内に導入後,細胞内の粘度測定に成功した.

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Voluntary Movement Controlled by the Surface EMG Signal for Tissue-engineered Skeletal Muscle on a Gripping Tool2013

    • 著者名/発表者名
      K. Kabumoto, T. Hoshino, Y. Akiyama, K. Morishima
    • 雑誌名

      Tissue Engineering A

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cell patteming through inkjet printing of one cell per droplet2012

    • 著者名/発表者名
      S. Yamaguchi, A. Ueno, Y. Akiyama, K. Morishima
    • 雑誌名

      Biofabrication

      巻: 4 号: 4 ページ: 45005-45005

    • DOI

      10.1088/1758-5082/4/4/045005

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapidly-moving insect muscle-powered microrobot and its chemical acceleration.2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Akiyama, K. Odaira, K. Sakiyama, T. Hoshino, K. Iwabuchi, K. Horishima
    • 雑誌名

      Biomedical Microdevices

      巻: 14 号: 6 ページ: 979-986

    • DOI

      10.1007/s10544-012-9700-5

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Insect biofuel cells using trehalose included in insect hemolymph leading to an insect-mountable biofuel cell2012

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

      Biomed. Microdevices

      巻: 14 号: 6 ページ: 1063-1068

    • DOI

      10.1007/s10544-012-9706-z

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cardiomyocyte-driven gel network for bio mechano-informatic wet robotics2012

    • 著者名/発表者名
      T. Hoshino, K. Imagawa, Y. Akiyama, K. Morishima
    • 雑誌名

      Biomedical Mierodevices

      巻: 14 号: 6 ページ: 969-977

    • DOI

      10.1007/s10544-012-9714-z

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of mechanical stimulation effect on cellular orientation under confluence based on 2D-FFT and principal component analysis2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Akiyama, T. Hoshino, M. Hashimoto, K. Morishima
    • 雑誌名

      Journal of Micro-Nano Mechat ronics

      巻: 7 号: 1-3 ページ: 69-77

    • DOI

      10.1007/s12213-012-0045-1

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rood temperature operable autononously noving bio-microrobot powered by insect dorsal vessel tissue2012

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

      PLoS ONE

      巻: 7 号: 7 ページ: e38274-e38274

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0038274

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron-Beam Direct Processing on Living Cell Membrane2011

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Hoshino, Keisuke Morishima
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 99 号: 17 ページ: 174102-174102

    • DOI

      10.1063/1.3653278

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Ejection of a Single Cell in a Single Droplet using Piezoelectric Inkjet Head2012

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Yamaguchi, Ryanto The, Akira Ueno, Yoshitake Akiyama, Keisuke Morishima
    • 学会等名
      MHS2012Micro-Nano Global COE
    • 発表場所
      Nagoya University(Aichi)
    • 年月日
      2012-11-06
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of 3D cell aggregation system using magneto-Archimedes effect2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Akiyama, K Morishima
    • 学会等名
      International Conference on Biofabrication 2012
    • 発表場所
      Chancellors Conference Centre, University of Manchester(United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland)
    • 年月日
      2012-10-31
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] BIO-HYBRID CAPILLARY PULSATION DRIVEN BY A HEART MUSCLE OF INSECT2012

    • 著者名/発表者名
      Kei Funakoshi, Yoshitake Akiyama, Takayuki Hoshino, Kikuo Iwabuchi, and Keisuke Morishima
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • 発表場所
      Okinawa Convention Center(Okinawa)
    • 年月日
      2012-10-30
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 昆虫搭載型電源に向けた体液循環システムの開発2012

    • 著者名/発表者名
      庄司 観, 秋山 佳丈, 鈴木 将登, 星野 隆行, 中村 暢文, 大野 弘幸,森島 圭祐
    • 学会等名
      日本ロボット学会 第30回記念 学術講演会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2012-09-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Cell Detection in Inkjet Nozzle Tip by Image Processing for High Speed Cell Printing2012

    • 著者名/発表者名
      テ リャント, 山口 修一, 秋山 佳丈, 上野 明, 星野 隆行, 森島 圭祐
    • 学会等名
      日本ロボット学会 第30回記念 学術講演会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] バイオアクチュエータの光制御に向けた遺伝子導入した骨格筋の光応答ダイナミクスに関する研究2012

    • 著者名/発表者名
      廣岡 正也, ベー スーピン,星野 隆行, 秋山 佳丈, 辻村 秀信,岩淵 喜久男, 森島 圭祐
    • 学会等名
      日本ロボット学会 第30回記念 学術講演会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Feedback Control of Muscle-Powered Optogenetic Bio-actuator Toward Cellular Build-up Wet Robotics2012

    • 著者名/発表者名
      ベー スーピン, 廣岡 正也, 星野 隆行, 秋山 佳丈, 星野 啓太,辻村 秀信, 岩淵 喜久男, 森島 圭祐
    • 学会等名
      日本ロボット学会 第30回記念 学術講演会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 細胞ビルドアップ型ウェットロボティクスの機能創発2012

    • 著者名/発表者名
      木村 太一, 星野 隆行, 辻村 秀信,岩淵 喜久男, 森島 圭祐
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会‘12
    • 発表場所
      アクトシティ浜松(静岡)
    • 年月日
      2012-05-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Closed-looped Nano Stimulation Microscope for Living Cell Membrane2012

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Hoshino, K.Morishima
    • 学会等名
      2012 7th IEEE International Conference on Nano/MicroEngineering and Molecular Systems (NEMS 2012)
    • 発表場所
      Kyoto University Clock Tower Centennial Hall, Kyoto
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Electron-Beam Direct Processing on Living Cell Membrane Toward Ultra High-speed Molecular Manipulation2011

    • 著者名/発表者名
      星野隆行, 森島圭祐
    • 学会等名
      細胞を創る研究会4.0
    • 発表場所
      千里ライフサイエンスセンター(大阪)
    • 年月日
      2011-10-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 水溶液中の電子線励起反応を用いたナノ空間の細胞膜の機能制御2011

    • 著者名/発表者名
      星野隆行, 森島圭祐
    • 学会等名
      日本機械学会第3回マイクロ・ナノ工学シンポジウム講演会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京)
    • 年月日
      2011-09-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 液相中の電子線励起化学成長法による細胞膜のナノ加工と導電性細胞インターフェースへの応用2011

    • 著者名/発表者名
      星野隆行, 森島圭祐
    • 学会等名
      第29回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      芝浦工業大学(東京)
    • 年月日
      2011-09-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 水溶液中の電子線励起堆積およびアブレーションによる生細胞への電子線直接描画(第2報)-低加速電子線励起による細胞培養液中の堆積反応-2011

    • 著者名/発表者名
      星野隆行, 森島圭祐
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形)
    • 年月日
      2011-09-01
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 電子線照射によるリアルタイム細胞機能制御-低加速電子による生体分子加工の提案-2011

    • 著者名/発表者名
      星野隆行, 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2011(ROBOMEC2011)
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター(岡山)
    • 年月日
      2011-05-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 細胞ビルドアップ型ウェットナノロボティクスの機能創発-カーボンナノコイルを利用したナノマシンの開発および3次元磁場制御による細胞内操作への応用-2011

    • 著者名/発表者名
      松本拓巳, 星野隆行, 秋山佳丈, 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2011(ROBOMEC2011)
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター(岡山)
    • 年月日
      2011-05-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

URL: 

公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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