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2022 年度 実績報告書

分子群ロボティクス:分子群ロボットによる仕事の検証と社会実装課題の提案

研究課題

研究課題/領域番号 21H04434
研究機関京都大学

研究代表者

角五 彰  京都大学, 理学研究科, 教授 (10374224)

研究分担者 オベル加藤 ナタナエル  お茶の水女子大学, 基幹研究院, 講師 (10749659)
川又 生吹  東北大学, 工学研究科, 助教 (30733977)
研究期間 (年度) 2021-04-05 – 2024-03-31
キーワード分子群ロボット / アクティブマター / 集団運動
研究実績の概要

デバイスや機械などの更なる微細化は、エネルギー分野、情報科学、ライフサイエンス、医療分野に一層の変革をもたらすと期待されている。申請者らは、外部環境の変化に応答し協調的な集団行動をとる分子サイズのシステム(=分子群ロボット)を世界に先駆けて開発してきた。本研究では、課題①分子群ロボットが実行可能な作業の検証、課題②分子群ロボットから取り出しうる仕事量の実測、さらに分子群ロボットの用途として、課題③-1微小発電素子、課題③-2微小検出素子の実現に向けた要素技術を開発していくことで、申請者らが開発してきた分子群ロボットから『どのような仕事がどの程度取り出せるのか?』という問いに答えていく。さらに分子群ロボットを社会実装していくための研究基盤を構築することを目指す。昨年度は、分子群ロボットに物質の輸送という仕事を課す実験系の立ち上げることで課題①に関連した研究に着手してきた。また幅広い計測レンジを持つ磁気ピンセット法を基本原理とした計測システムの開発を進めることで課題②に関連した研究にも着手した。本年度は課題③-1、ならびに課題③-2に関連した研究を前年度に引き続き進めている。

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

申請書で予定していた計画通り研究が進んでいることから、順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

課題③-1微小発電素子、課題③-2微小検出素子の実現に向けた要素技術の開発に関連した研究を引き続き進めるとともに、これまで行なってきた全ての課題に関して総括する。その結果をもとに申請者らが開発してきた分子群ロボットから『どのような仕事がどの程度取り出せるのか?』という問いに答えていく。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 8件、 招待講演 9件) 図書 (7件)

  • [雑誌論文] Construction of Silver Nanoparticles inside Microtubules Using Tau-Derived Peptide Ligated with Silver-Binding Peptide2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Inaba, Yuma Hori, Arif Md. Rashedul Kabir, Akira Kakugo, Kazuki Sada, Kazunori Matsuura
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 96 (10) ページ: 1082-1087

    • DOI

      10.1246/bcsj.20230162

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reversible Photocontrol of Microtubule Stability by Spiropyran-Conjugated Tau-Derived Peptides2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Inaba, Minamo Sakaguchi, Soei Watari, Shigesaburo Ogawa, Arif Md. Rashedul Kabir, Akira Kakugo, Kazuki Sada, Kazunori Matsuura
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 24 ページ: e202200782

    • DOI

      10.1002/cbic.202200782

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 3D structure of ring-shaped microtubule swarms revealed by high-speed atomic force microscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Mst. Rubaya Rashid, Christian Ganser, Mousumi Akter, Syeda Nasrin, Arif Kabir, Kazuki Sada, Takayuki Uchihashi, Akira Kakugo
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 52 (2) ページ: 100-104

    • DOI

      10.1246/cl.220491

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Collision-induced torque mediates the transition of chiral dynamic patterns formed by active particles2022

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Hiraiwa, Ryo Akiyama, Daisuke Inoue, Arif Md. Rashedul Kabir, Akira Kakugo
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 24 ページ: 28782-28787

    • DOI

      10.1039/D2CP03879J

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Light-induced stabilization of microtubules by photo-crosslinking of Tau-derived peptide2022

    • 著者名/発表者名
      Soei Watari, Hiroshi Inaba, Tomonori Tamura, Arif Md. Rashedul Kabir, Akira Kakugo, Kazuki Sada, Itaru Hamachi, Kazunori Matsuura
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 58 ページ: 9189-9193

    • DOI

      10.1039/D2CC01890J

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generation of stable microtubule superstructures by binding of peptide-fused tetrameric proteins to inside and outside2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Inaba, Yurina Sueki, Muneyoshi Ichikawa, Arif Md. Rashedul Kabir, Takashi Iwasaki, Hideki Shigematsu, Akira Kakugo, Kazuki Sada, Tomoya Tsukazaki, Kazunori Matsuura
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 8 (36) ページ: abq3817

    • DOI

      10.1126/sciadv.abq3817

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Kinesin motors driven microtubule swarming triggered by UV light2022

    • 著者名/発表者名
      Satsuki Ishii, Mousumi Akter, Keiji Murayama, Arif Md. Rashedul Kabir, Hiroyuki Asanuma , Kazuki Sada, *Akira Kakugo
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 54 ページ: 1501ミ1507

    • DOI

      10.1038/s41428-022-00693-1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluctuation in the sliding movement of kinesin-driven microtubules is regulated using the deep-sea osmolyte trimethylamine N-oxide2022

    • 著者名/発表者名
      Arif Md. Rashedul Kabir, Tasrina Munmun, Kazuki Sada, *Akira Kakugo
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 7 (22) ページ: 18597ミ18604

    • DOI

      10.1021/acsomega.2c01228

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cooperative cargo transportation by a swarm of molecular machines2022

    • 著者名/発表者名
      Mousumi Akter, Jakia Jannat Keya, Kentaro Kayano, Arif Md. Rashedul Kabir, Daisuke Inoue, Kazuki Sada, Akinori, Kuzuya, Hiroyuki Asanuma, *Akira Kakugo,
    • 雑誌名

      Science Robotics

      巻: 7 (65) ページ: 1ミ10

    • DOI

      10.1126/scirobotics.abm0677

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Changes of Microtubules by Encapsulation of Gold Nanoparticles Using a Tau-Derived Peptide2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Inaba, Arif Md. Rashedul Kabir, Akira Kakugo, Kazuki Sada, *Kazunori Matsuura
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 51 ページ: 348-351

    • DOI

      10.1246/cl.210761

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controlling the rigidity of kinesin-propelled microtubules in an in vitro gliding assay using the deep-sea osmolyte trimethylamine N-oxide2022

    • 著者名/発表者名
      Arif Md. Rashedul Kabir, Tasrina Munmun, Tomohiko Hayashi, Satoshi Yasuda; Atsushi P Kimura, Masahiro Kinoshita, Takeshi Murata, Kazuki Sada, *Akira Kakugo
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 7 ページ: 3796-3803

    • DOI

      10.1021/acsomega.1c06699

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 1,2-Disubstituted-1,2-dihydro-1,2,4,5-tetrazine-3,6-dione as a Dynamic Covalent Bonding Unit at Room Temperature2022

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Kawai; Kazuki Ikeda; Akane Sato; Akira Kabasawa; Masahiro Kojima; Kenta Kokado, Akira Kakugo, Kazuki Sada, Tatsuhiko Yoshino; *Shigeki Matsunaga
    • 雑誌名

      Journal of American Chemical Society

      巻: 144 ページ: 1370-1379

    • DOI

      10.1021/jacs.1c11665

    • 査読あり
  • [学会発表] 群れの化学-自律的に駆動する物質群の集団運動と非線形機能-2022

    • 著者名/発表者名
      角五彰
    • 学会等名
      令和4年度九州地区高分子若手研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Exploring the potential of molecular swarm robots2022

    • 著者名/発表者名
      Akira Kakugo
    • 学会等名
      The 4th international conference on Materials research and innovation
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular robots swarm to deliver cargo2022

    • 著者名/発表者名
      Akira Kakugo
    • 学会等名
      The 5th International Conference on Nanospace Materials
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cooperative Task Execution of Active-Matter2022

    • 著者名/発表者名
      Akira Kakugo
    • 学会等名
      2022 MRS Fall Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cooperative Task Achievement by a Swarm of Active Matters2022

    • 著者名/発表者名
      Akira Kakugo
    • 学会等名
      MANA International Symposium 2022
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular robots working cooperatively in swarm2022

    • 著者名/発表者名
      Akira Kakugo
    • 学会等名
      Max Planck Institute (MPI) Colloquium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Collaborative task achievement by a swarm of biomolecular motor based robots2022

    • 著者名/発表者名
      Akira Kakugo
    • 学会等名
      German Physical Society (DPG) Regensburg 2022
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cooperative cargo transportation by a swarm of biomolecular motors_2022

    • 著者名/発表者名
      Akira Kakugo
    • 学会等名
      Molecules, Materials, Devieces, Systems in Medicine
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Microtubules function as mechanosensor to regulate intracellular transport2022

    • 著者名/発表者名
      Akira Kakugo
    • 学会等名
      EMBL Symposium: Microtubules: From Atoms to Complex Systems
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Functionalization of tubulin: approaches to modify tubulin with biotin and DNA2022

    • 著者名/発表者名
      Mousumi Akter, Jakia Jannat Keya, Arif Md. Rashedul Kabir, Mst. Rubaya Rashid, Satsuki Ishii, Akira Kakugo,
    • 総ページ数
      12
    • 出版者
      Methods in Molecular Biology
    • ISBN
      1071619829
  • [図書] Construction of molecular robots from microtubules for programmable swarming2022

    • 著者名/発表者名
      Jakia Jannat Keya, Mousumi Akter, Arif Md. Rashedul Kabir, Mst. Rubaya Rashid, Akira Kakugo
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      Methods in Molecular Biology
    • ISBN
      1071619829
  • [図書] Fabrication of artificial muscle from microtubules, kinesins and DNA origami nanostructures2022

    • 著者名/発表者名
      Jakia Jannat Keya, Mousumi Akter, Arif Md. Rashedul Kabir, Satsuki Ishi, Akira Kakugo
    • 総ページ数
      9
    • 出版者
      Methods in Molecular Biology
    • ISBN
      1071619829
  • [図書] Dynamic pattern formation of active matters triggered by mechanical stimuli2022

    • 著者名/発表者名
      Jakia Jannat Keya, Arif Md. Rashedul Kabir, Mousumi Akter, Akira Kakugo
    • 総ページ数
      10
    • 出版者
      Methods in Molecular Biology
    • ISBN
      1071619829
  • [図書] Purification of Tubulin from Porcine Brain and its Fluorescence Dye Modification2022

    • 著者名/発表者名
      Satsuki Ishii, Mousumi Akter, Jakia Jannat Keya, Mst. Rubaya Rashid, Farhana Afroze, Syeda Rubaiya Nasrin Akira Kakugo
    • 総ページ数
      13
    • 出版者
      Methods in Molecular Biology
    • ISBN
      1071619829
  • [図書] Mechanical deformation of microtubules on a two-dimensional elastic medium2022

    • 著者名/発表者名
      Syeda Rubaiya Nasrin, Farhana Afroze, Arif Md. Rashedul Kabir, Akira Kakugo
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      Methods in Molecular Biology
    • ISBN
      1071619829
  • [図書] Cargo transport by microtubuleassociated motor protein along mechanically deformed microtubules2022

    • 著者名/発表者名
      Syeda Rubaiya Nasrin, Arif Md. Rashedul Kabir, Akira Kakugo
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      Methods in Molecular Biology
    • ISBN
      1071619829

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公開日: 2024-12-25  

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