| 研究概要 |
本研究では,光の並列性,制御性,プログラム可能性とDNAの多様性,自律性,微小性を利用した新しい情報技術の創出をめざし,光によるステップ動作が可能なDNA操作ユニットを実現し,これらを相互接続した光DNA演算技術を開発することを目的とする.本年度は,光DNA反応系の拡張を行なった.また,DNAを用いた論理演算を空間展開光により実行した.具体的な成果は以下のとおりである.
1. 前年度に構築したヘアピンDNAによる光DNA操作ユニットを拡張し,DNA格子構造における位置情報を用いたオートマトンを考案した.DNA格子構造に2つ1組のヘアピンDNAを導入しそれらの開閉を操作することにより,内部状態を符号化したDNAの位置を制御できること,および,その情報が次段の反応系に伝達されることを確認した.
2. 光DNA情報処理系を生体制御に適用することを想定し,しきい値特性をもつDNA変換系を設計した.しきい値設定用のDNA量を変化することにより,DNA変換のしきい値をシフトできることを確認した.この特性は,光DNA演算系を環境変化に対して安定に動作させるために重要である.
3. 光DNA操作ユニットを局所的かつ並列に動作するための手法として,DNA溶液を含む液滴の光操作によるDNA位置・反応制御技術を開発した.DNA溶液滴を結合することにより溶液が混合し,異なる反応を並列かつ局所的に誘起できることを確認した.また,液滴を利用したときには一般の反応チューブで行なう場合と比較して,10倍以上反応が高速に進むことを明らかにした.さらに,液滴による反応法を,DNAを用いたAND・OR演算系に適用し,適切にDNA論理演算が行なえることを実証した.これらの成果により,光信号入力に基づき制御可能なDNA情報処理機構の基盤技術を得ることができた.
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