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分子ロボットの骨格となるナノ構造体の開発と高機能化

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 25104512
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
研究機関岐阜大学

研究代表者

池田 将  岐阜大学, 工学部, 准教授 (20432867)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2014年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2013年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード自己組織化 / ナノ材料 / 化学反応
研究実績の概要

本研究では、化学反応性部位を導入した自己集合性分子の形成する「ナノ構造体」と「酵素」を組み合わせることで「標的分子(例えば病気の指標となるバイオマーカー)に対してデジタル回路型(AND, OR等)に論理応答する「分子システム材料」を創成することを目的とする。小さな分子が超分子化学的な弱い相互作用で自発的に集まることで得られるナノ構造体は、本新学術領域研究で開発を進める分子ロボットの骨格として利用できる可能性がある。
申請者らは、これまでに化学反応性部位を修飾したペプチド誘導体が水中でナノファイバーネットワークを形成し、さらに特定の化学反応によりそのナノファイバーが消失することを見出した。さらに、酵素反応と組み合わせることによって、ナノファイバーが様々な生体分子に応答して消失することを見出し、「応答刺激の拡張」が可能であることを示した。本手法は一般化可能であり、還元反応に応答するナノファイバーの開発とその応答刺激の拡張にも成功した。
本年度は、これらのナノ構造体を脂質リポソームに封入し、刺激応答性ナノ構造体を骨格とするマイクロ構造体が、アメーバ型の分子ロボットとして機能することの検証を開始した。刺激に応答してナノファイバーネットワークが発現する分子システムの開発に成功した。この新規の分子システムをリポソーム内に導入し、刺激に応答してリポソームの構造変化が誘起されることを見出した。刺激応答性ナノ構造体を組み込んだアメーバ型分子ロボットが、刺激によって運動あるいは構造変化するシステムへと発展可能であることが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 4件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Installing logic-gate responses to a variety of biological substances in supramolecular hydrogel-enzyme hybrids2014

    • 著者名/発表者名
      Masato Ikeda, Tatsuya Tanida, Tatsuyuki Yoshii, Kazuya Kurotani, Shoji Onogi, Kenji Urayama, Itaru Hamachi
    • 雑誌名

      Nature Chemistry

      巻: 6 号: 6 ページ: 511-518

    • DOI

      10.1038/nchem.1937

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 生体分子を見分けて溶けるヒドロゲルの開発2014

    • 著者名/発表者名
      池田 将、浜地 格
    • 雑誌名

      現代化学

      巻: 11 ページ: 24-29

    • NAID

      40020224309

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Biomolecule-responsive supramolecular hydrogels2015

    • 著者名/発表者名
      Masato Ikeda
    • 学会等名
      The 2nd CMS International Symposium Cutting-edge Technologies of Biomaterials and Bio-related Materials Based on Well-defined Molecular Systems
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス椎木講堂
    • 年月日
      2015-01-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 還元応答型自己集合性分子の開発2014

    • 著者名/発表者名
      川上舞衣香、池田 将、北出 幸夫
    • 学会等名
      第45回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • 発表場所
      中部大学 春日井キャンパス
    • 年月日
      2014-11-29 – 2014-11-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 交換反応による刺激応答性超分子ヒドロゲル形成2014

    • 著者名/発表者名
      金田拓朗、池田 将、北出 幸夫
    • 学会等名
      第45回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • 発表場所
      中部大学 春日井キャンパス
    • 年月日
      2014-11-29 – 2014-11-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Biomarker-responsive supramolecular hydrogels2014

    • 著者名/発表者名
      Masato Ikeda
    • 学会等名
      The 3rd International Conference on “Development of Molecular Robots Equipped With Sensors and Intelligence”
    • 発表場所
      Tower Hall Funabori
    • 年月日
      2014-10-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Development of hydrogels based on stimuli-responsive nanofibers for bio-applications2014

    • 著者名/発表者名
      Masato Ikeda
    • 学会等名
      Bio Japan 2014
    • 発表場所
      Tower Hall Funabori
    • 年月日
      2014-10-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 化学反応駆動型超分子ファイバーネットワーク形成2014

    • 著者名/発表者名
      金田拓朗、池田 将、北出 幸夫
    • 学会等名
      第4回CSJ化学フェスタ2014
    • 発表場所
      タワ-ホール船堀
    • 年月日
      2014-10-14 – 2014-10-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Supramolecular hydrogel formation through exchange reaction2014

    • 著者名/発表者名
      Masato Ikeda, Takuro Kanada, Masamune Morita, Masahiro Takinoe, Yukio Kitade
    • 学会等名
      DNA20: The Twentieth International Meeting on DNA Computing and Molecular Programming
    • 発表場所
      Shiran-kaikan, Kyoto University, Japan
    • 年月日
      2014-09-22 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 刺激に応答する超分子ナノ繊維2014

    • 著者名/発表者名
      池田 将
    • 学会等名
      セルロース学会東海支部第9回講演見学会
    • 発表場所
      岐阜県工業技術研究所
    • 年月日
      2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] バイオ応用を志向した超分子ヒドロゲル(1):酵素内包による検出バイオマーカーの拡張2014

    • 著者名/発表者名
      重光 孟、池田 将、谷田 達也、吉井 達之、黒谷 和哉、小野木 祥玄、浜地 格
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学 東山キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Heat-induced Morphological Transformation of Supramolecular Nanostructures2013

    • 著者名/発表者名
      Masato Ikeda
    • 学会等名
      The 2nd International Conference on “Development of Molecular Robots Equipped With Sensors and Intelligence”
    • 発表場所
      Tower Hall Funabori
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Chemically reactive supramolecular materials and devices2013

    • 著者名/発表者名
      Masato Ikeda
    • 学会等名
      New Trends of Nano- or Bio-materials Design in Supramolecular Chemistry
    • 発表場所
      Centennial Hall, Kyushu University
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] バイオマーカーに応答する超分子ヒドロゲルの高感度化2013

    • 著者名/発表者名
      小野木 祥玄、吉井 達之、黒谷 和哉、池田 将、浜地 格
    • 学会等名
      第7回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学 豊田講堂・野依学術交流館
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 超分子材料のバイオ応用

    • 著者名/発表者名
      池田将
    • 学会等名
      第2回エキゾチック自己組織化材料シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学ベンチャービジネスラボラトリー
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 「ゲルの安定化と機能性付与・次世代への応用開発」2013

    • 著者名/発表者名
      池田 将
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      技術情報協会
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 未来材料3月号2013

    • 著者名/発表者名
      浜地 格、池田 将
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      NTS出版
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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