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2020 年度 実績報告書

自在に形状変化可能な光制御DNAゲルによる3次元細胞組織体の構築システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19J10825
研究機関大阪大学

研究代表者

下村 優  大阪大学, 情報科学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
キーワードDNAゲル / 光制御
研究実績の概要

研究課題では,光信号に応じたDNAゲルの形状変化に基づく移動制御と細胞の3次元配置技術の実現を目的としている.DNAゲルの粘性を可視化するためには,蛍光体のエネルギー移動現象を用いた光変調機能が必要となる.今年度では,DNAゲルの粘性可視化を目的として多数の量子ドットからなるエネルギー伝送ネットワークを構築し,光入力に応じて固有の蛍光信号を発するシステムを提案した.DNAゲルを構成するDNAに量子ドットを修飾し数nm間隔でランダムに分布させることで,量子ドットの集積度に応じた蛍光信号の発生を検証した.量子ドットの密度に応じて蛍光信号に変化が生じることを数値シミュレーションにより確認した.また,量子ドットネットワークは光の照射条件に応じて蛍光の時間的変化を示すことを明らかにした.本成果は,透明物体であるDNAゲルの粘性を可視化する手法として有効であることを示している.
また,量子ドットネットワークの構造に応じた蛍光信号の変化に着目し,物体の運動変化を予測する光情報処理システムへの応用を検討した.ランダムに分散した量子ドットの分布の違いに基づく固有の蛍光信号を学習することで照射した光信号の時間的変化を予測できることを実証した.蛍光信号の時間的変化を観察することで,量子ドッドネットワークの構造変化を引き起こす外部刺激を可視化できることを意味している.量子ドットネットワークの構造変化に基づく蛍光変動を検出することで,物体の微細な運動変化の検出システムへの応用が期待できる.

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Spatiotemporal model for FRET networks with multiple donors and acceptors: multicomponent exponential decay derived from the master equation2021

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa Masaki、Miyata Yuki、Tate Naoya、Nishimura Takahiro、Shimomura Suguru、Shirasaka Sho、Tanida Jun、Suzuki Hideyuki
    • 雑誌名

      Journal of the Optical Society of America B

      巻: 38 ページ: 294~294

    • DOI

      10.1364/JOSAB.410658

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ポンプ-プローブ式蛍光寿命計測による量子ドット分散ネットワークが示す非線形ダイナミクスの実証2021

    • 著者名/発表者名
      宮田裕基,下村優,西村隆宏,小塚淳,竪直也,小倉裕介,谷田純
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第41回年次大会
  • [学会発表] レート方程式に基づくモデルを用いた量子ドットリザーバの性能検証2021

    • 著者名/発表者名
      下村 優,西村隆宏,小塚淳,竪直也,宮田裕基,坂井駿一,小倉裕介,谷田純
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Temporal signal generation using FRET-based quantum dot network for optical reservoir computing2020

    • 著者名/発表者名
      Suguru Shimomura, Takahiro Nishimura, Jun Kozuka, Yuki Miyata, Shunichi Sakai, Naoya Tate, Yusuke Ogura, and Jun Tanida
    • 学会等名
      Information Photonics 2020 (IP’20)
    • 国際学会
  • [学会発表] Basic experimental verification of spatially parallel pulsed-I/O optical reservoir computing2020

    • 著者名/発表者名
      Yuki Miyata, Shunichi Sakai, Suguru Shimomura, Takahiro Nishimura, Naoya Tate, Yusuke Ogura, and Jun Tanida
    • 学会等名
      Information Photonics 2020 (IP'20)
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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