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2016 年度 実績報告書

電場駆動型デジタル分子デバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K12136
研究機関東北大学

研究代表者

村田 智  東北大学, 工学研究科, 教授 (10334533)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードDNAコンピュータ / 分子ロボティクス / 電場駆動型分子計算素子 / 電場駆動型ロコモーション
研究実績の概要

(1)電場に応答して一方向へ移動する分子移動体の開発については,平成27年度から移動体と基板素材との非特異的な吸着が問題となっており,マイカ以外の素材として,基板上の脂質2重膜などを検討したが,結果として望みの特性は得られず,適切な吸着特性をもつ基板素材の選定が課題として残った.
(2)電場に応答して繰り返し演算が可能な分子計算素子の開発については,平成27年度に構築した系(アクリルアミドゲルに,金ナノ粒子をつけたDNAをアンカーして電場をかけてハイブリダイゼーションを制御する系)の改良および精密化に取り組んだ.具体的にはキャピラリーにゲルとバッファーを満たした系を開発した.この系では,キャピラリーの両端のリザバーに電極を配置して電圧をかけることで,通電による加熱やPHの変化を最小限に抑えることが可能となった.また,電圧をかけた状態におけるDNAの位置は,ゲル中の金ナノ粒子の分布(赤く見える)をCCDカメラにより画像化することにより定量化した.この系をもちいた実験の結果,さまざまな電圧条件および異なる大きさの金ナノ粒子による引っ張りの下でデハイブリダイゼーション(2重らせんがほどけるプロセス)の時間発展特性が定量的に明らかにされた.特に,ゲル中に固定された一本鎖DNAに対して,金ナノ粒子を付けた一本鎖をハイブリダイゼーションさせるときの結合の向きがUnzipping か Shearing かにより,全く異なる挙動を見せることが分かった.以上の結果を論文にまとめ,論文誌に受理された.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Discretization of Chemical Reactions in a Periodic Cellular Space2017

    • 著者名/発表者名
      Fumi Takabatake, Ibuki Kawamata, Ken Sugawara, Satoshi Murata
    • 雑誌名

      New Generation Computing

      巻: - ページ: 1-11

    • DOI

      10.1007/s00354-017-0009-z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unzipping and Shearing DNA with Electrophoresed Nanoparticle in Hydrogel2017

    • 著者名/発表者名
      Keitel Cervantes-Salguero, Ibuki Kawamata, Shin-ichiro M. Nomura, Satoshi Murata*
    • 雑誌名

      Phisical Chemistry Chemical Physics

      巻: - ページ: 1-4

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ヘアピンDNA連鎖反応を用いたリポソームの凝集制御2017

    • 著者名/発表者名
      大瀧 悠登、 川又 生吹、 高畠 芙弥、 野村 M. 慎一郎、 村田 智
    • 学会等名
      第29回自律分散システム・シンポジウム
    • 発表場所
      調布クレストンホテル(調布市)
    • 年月日
      2017-01-30 – 2017-01-31
  • [学会発表] 多様な条件で作製可能なDNAトラス構造の設計と観察2017

    • 著者名/発表者名
      大高 隼人、 川又 生吹、 鈴木 勇輝、 野村 M. 慎一郎、 村田 智
    • 学会等名
      第29回自律分散システム・シンポジウム
    • 発表場所
      調布クレストンホテル(調布市)
    • 年月日
      2017-01-30 – 2017-01-31
  • [学会発表] DNA自己集合平面膜:配列2次構造に基づくデザイン2016

    • 著者名/発表者名
      影山 遼, 川又 生吹, 鈴木 勇輝, 野村 慎一郎, 村田 智
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会 (SSI2016)
    • 発表場所
      ウカルちゃんアリーナ(大津市)
    • 年月日
      2016-12-06 – 2016-12-08

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公開日: 2018-01-16  

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