| 研究課題/領域番号 |
19H02106
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| 研究機関 | 岐阜大学 |
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研究代表者 |
新田 高洋 岐阜大学, 工学部, 准教授 (20402216)
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| 研究分担者 |
平塚 祐一 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (10431818)
森島 圭祐 大阪大学, 工学研究科, 教授 (60359114)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 生体分子モーター / マイクロロボット / 自己組織化 / 機能発現 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，外部環境を操作することにより，細胞骨格と生体分子モーターからなるネットワークの形態形成を誘導し，多様な機能を発現させる方法論を確立することである．これにより，外部環境に適応して多様な機能を発現するマイクロロボットの実現を目指す．このために細胞骨格ネットワークと生体分子モーターを微細加工技術により作製したマイクロウェル内に封入し，自己組織化によりネットワーク形成させ，マイクロウェルの形状に依存して有用なネットワーク形態が形成されるように誘導する．このために，今年度はまずマイクロウェルを作製するための微細加工の精度を向上させることが出来た．マスターはSU-8で作製した．これをPDMSに転写し，UV硬化樹脂の鋳型として使用した．転写も十分な精度で行われており，意図した形状のマイクロウェルを大量に作製できた．また密封用フィルムを用いて，細胞骨格ネットワークと生体分子モーターの封入を行った．現在，ネットワーク形成の再現性を向上させるための条件出しと実験方法の改善を行っている．シミュレーションでは，画像データを取り込むことにより，ネットワークの初期配置を任意形状に取れるようにした．また同様の手法で任意形状のアンカーを設定できるように改善した．これの改善したプログラムにより，ネットワークの収縮特性を調べた．また，平行してより精度高く現象を再現するためのモデルに改善した．現在，必要なパラメータの値を特定している．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度はマイクロウェルの作製，細胞骨格と生体分子モーターのマイクロウェルへの封入と観察，シミュレーション方法の改善を行った．昨年度行った微細加工の条件の見直しと基板材料を変更することで，昨年度よりも精度の高いマイクロウェルのマスターを作製することが出来るようになった．このマスターをPDMSに転写し，ソフトリソグラフィーによってUV硬化樹脂でマイクロウェルを作製した．走査型電子顕微鏡での観察によるとマスターもUV硬化樹脂で作製したマイクロウェルも十分な精度を有しており，意図した形状のマイクロウェルを大量に作製することが出来た．また密封用フィルムを用いて，細胞骨格ネットワークと生体分子モーターの封入を行った．大半のマイクロウェルは密封されていたものの，密封出来ていないマイクロウェルも散見された．現在，封入条件の最適化を行うとともに，ネットワーク形成の再現性を向上させるための条件出しと実験方法の改善を行っている．シミュレーションでは，画像データを取り込むことにより，ネットワークの初期配置を任意形状に取れるようにした．また同様の手法で任意形状のアンカーを設定できるように改善した．改善したプログラムにより，ネットワークの収縮特性を調べた．また，平行してより精度高く現象を再現するためのモデルを導入している．以上より進捗状況を概ね順調であると判断した．
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに特定した条件でマイクロウェルを作製し，この中に封入した生体分子モーターと細胞骨格によって形成されるネットワークの形態を調べる．このとき，生体分子モーターと細胞骨格のマイクロウェルへの導入を効率的にするために，マイクロウェル表面の親水化処理の度合いや押し付け圧力などの封入条件を最適化する．また密封を再現性良く実現するための装置も作製する．観察結果から得られた法則性をもとに，目的の機能を発現するマイクロウェルやマイクロ構造体の特徴を抽出し，得られた結果をデータベース化する．シミュレーションについては，引き続き生体分子モーターと細胞骨格のネットワークの振る舞いをより忠実に再現できるようにシミュレーションモデルの改善を行い，収縮後期の振る舞いをより正確に再現する．これらの改善を行った後，単純な幾何学パターンを用いてネットワークの特性を調べる．シミュレーションの予測が実験結果と異なる場合は，シミュレーション方法およびシミュレーションの仮定を再検討する．実験結果を再現するシミュレーションの作成によりネットワーク形成メカニズムの理解を深める．またシステムサイズをより大きくするために，計算効率の向上や出力形式の改善を引き続き行う．また研究成果を学会発表や論文にまとめ，投稿する．
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