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2017 年度 実績報告書

時空間秩序の生成とその生命現象への展開

計画研究

研究領域ゆらぎと構造の協奏:非平衡系における普遍法則の確立
研究課題/領域番号 25103012
研究機関同志社大学

研究代表者

吉川 研一  同志社大学, 生命医科学部, 教授 (80110823)

研究分担者 鶴山 竜昭  京都大学, 医学研究科, 特定教授 (00303842)
市川 正敏  京都大学, 理学研究科, 講師 (40403919)
研究期間 (年度) 2013-06-28 – 2018-03-31
キーワード生命物理学 / 非平衡開放系 / ソフトマター / 非線形ダイナミクス / 非平衡ゆらぎ / ゲノムDNA / 病態の物理 / 光運動系
研究実績の概要

本年度は、全体の研究計画の中でも、特に、光による遠隔操作での運動系の構築の課題に集中的に取り組んだ。
具体的には、定常的な可視レーザ照射下で、cmサイズの固形物体に規則的な振り子運動や一方向の回転運動を引き起こさせることに成功した。レーザ照射により固形物体を局所的に加熱し、生じた温度勾配が、界面エネルギーの空間的な勾配を形成しこれが運動の駆動力となっている。このメカニズムを含めて、論文を作成し出版している("Emergence of Pendular and Rotary Motions of a Centimeter-Sized Metallic Sheet under Stationary Photoirradiation", J. Phys. Chem., C, 2018)。これと関連して、光誘起運動系以外の研究も進展している。臨界点近傍の組成の油水に成分流体にレーザ照射することにより、ミクロ液滴が連続的に生成することを見出し研究を進めた。その結果、この現象を幾何学的に非対称な容器形状で観測することにより、一方向の定常的な流体運動が生じる(光誘起流体ポンプ)を明らかにして、論文を出版している("Optical Fluid Pump: Generation of Directional Flow via Microphase Segregation/Homogenization", J. Phys. Chem. Lett., 2018)。さらに、レーザーを水溶液に照射することにより、レーザの光軸方向に流体運動を起こすことが可能であることを見出だし、レーザの照射角度を変えることにより、光の進行方向への流体運動の方向性を逆転できることが、その再現性も含めて確認している。この成果に関しては論文準備中である。

現在までの達成度 (段落)

平成29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

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Manipulating Living Cells to Construct Stable 3D Cellular Assembly Without Artificial Scaffold2018

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Takehiro、Taniguchi Hiroaki、Tsuji Shoto、Sato Shiho、Kenmotsu Takahiro、Yoshikawa Kenichi、Sadakane Koichiro
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: 140 ページ: e57815

    • DOI

      10.3791/57815

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stretching of single DNA molecules caused by accelerating flow on a microchip2018

    • 著者名/発表者名
      Hirano Ken、Iwaki Takafumi、Ishido Tomomi、Yoshikawa Yuko、Naruse Keiji、Yoshikawa Kenichi
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 149 ページ: 165101~165101

    • DOI

      10.1063/1.5040564

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optical Fluid Pump: Generation of Directional Flow via Microphase Segregation/Homogenization2018

    • 著者名/発表者名
      Sakuta Hiroki、Seo Shunsuke、Kimura Shuto、H?rning Marcel、Sadakane Koichiro、Kenmotsu Takahiro、Tanaka Motomu、Yoshikawa Kenichi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 9 ページ: 5792~5796

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.8b01876

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Branched-Chain Polyamine Found in Hyperthermophiles Induces Unique Temperature-Dependent Structural Changes in Genome-Size DNA2018

    • 著者名/発表者名
      Nishio Takashi、Yoshikawa Yuko、Fukuda Wakao、Umezawa Naoki、Higuchi Tsunehiko、Fujiwara Shinsuke、Imanaka Tadayuki、Yoshikawa Kenichi
    • 雑誌名

      ChemPhysChem

      巻: 19 ページ: 2299~2304

    • DOI

      10.1002/cphc.201800396

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Decorating a single giant DNA with gold nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      Carnerero Jose M.、Masuoka Shinsuke、Baba Hikari、Yoshikawa Yuko、Prado-Gotor Rafael、Yoshikawa Kenichi
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 8 ページ: 26571~26579

    • DOI

      10.1039/c8ra05088k

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cracking pattern of tissue slices induced by external extension provides useful diagnostic information2018

    • 著者名/発表者名
      Danno Keisuke、Nakamura Takuto、Okoso Natsumi、Nakamura Naohiko、Iguchi Kohta、Iwadate Yoshiaki、Kenmotsu Takahiro、Ikegawa Masaya、Uemoto Shinji、Yoshikawa Kenichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: 12167/1~6

    • DOI

      10.1038/s41598-018-30662-9

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Double-strand breaks in genome-sized DNA caused by mechanical stress under mixing: Quantitative evaluation through single-molecule observation2018

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi Hayato、Nose Keiji、Yoshikawa Yuko、Yoshikawa Kenichi
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters

      巻: 701 ページ: 81~85

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2018.04.042

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Emergence of Pendular and Rotary Motions of a Centimeter-Sized Metallic Sheet under Stationary Photoirradiation2018

    • 著者名/発表者名
      Harada Yugo、Koyoshi Keisuke、Sakuta Hiroki、Sadakane Koichiro、Kenmotsu Takahiro、Yoshikawa Kenichi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 ページ: 2747~2752

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b11123

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cooperative standing-horizontal-standing reentrant transition for numerous solid particles under external vibration2018

    • 著者名/発表者名
      Takatori Satoshi、Baba Hikari、Ichino Takatoshi、Shew Chwen-Yang、Yoshikawa Kenichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: 437/1~11

    • DOI

      10.1038/s41598-017-18728-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Specific Spatial Localization of Actin and DNA in a?Water/Water Microdroplet: Self-Emergence of a Cell-Like Structure2018

    • 著者名/発表者名
      Nakatani Naoki、Sakuta Hiroki、Hayashi Masahito、Tanaka Shunsuke、Takiguchi Kingo、Tsumoto Kanta、Yoshikawa Kenichi
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 19 ページ: 1370~1374

    • DOI

      10.1002/cbic.201800066

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Stabilization of DNA by branched-chain polyamine at high temperatures2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Nishio
    • 学会等名
      Polyelectrolytes in Chemistry, Biology and Technology 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] How does liquid-crystalline ordering create biological functions?2018

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Yoshikawa
    • 学会等名
      27th International Liquid Crystal Conference (ILCC2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 生物ができるのにヒトにはできないこと:生命に学ぶ未踏技術2018

    • 著者名/発表者名
      吉川研一
    • 学会等名
      The Cutting Edge (けいはんなリサーチコンプレックス)
    • 招待講演
  • [備考] 同志社大学生命物理科学研究室ホームページ

    • URL

      http://dmpl.doshisha.ac.jp/

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公開日: 2019-12-27  

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