非平衡場を利用したマイクロハイドロゲルの時空間動的セルフアセンブリ

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24651159
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 瀧ノ上 正浩 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 講師 (20511249)
• 研究分担者: 尾上 弘晃 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (30548681)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 自己組織化 / 自律システム / マイクロマシン / マイクロ流体 / 生物物理 / 分子ロボット / DNAコンピュータ

研究概要

従来の自己組織化システムは，系の安定点に収束させることで，ある構造を構築する“self-assembly”を利用したものが一般的であったが，この場合，結晶などの均一な構造を作ることが限界であり，生命システムなどの複雑で自律的なシステムを構築することができなかった．本研究では，動的な自己組織化としての“self-organization”を目指して研究を行った．すなわち，非平衡環境下で，分子のスケールの反応から，マイクロ・ミリメートルスケールのシステムまで階層的に結びつく非常に複雑な動的な自己組織化現象を利用した，新しいシステム構築，新しいものづくりの方法を発展させることに貢献した．

研究成果

• [雑誌論文] マランゴニ流と拡散流を利用した複雑形状マイクロハイドロゲル粒子高速生成システムの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 早川雅之,尾上弘晃,永井健,瀧ノ上正浩
  • 雑誌名: 化学とマイクロ・ナノシステム 巻: vol. 13, no. 1 ページ: 29-30
• [雑誌論文] 異方性をもつ複雑形状マイクロハイドロゲル粒子作製システムの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 早川雅之,尾上弘晃,永井健,瀧ノ上正浩
  • 雑誌名: 電気学会研究会資料(バイオ・マイクロシステム研究会) 巻: No.BMS-13-043 ページ: 41-44
• [雑誌論文] Rapid formation of anisotropic non-spherical hydrogel microparticles with complex structures using a tabletop centrifuge-based microfluidic device (2013)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Hayakawa, Hiroaki Onoe, Ken H. Nagai, Masahiro Takinoue
  • 雑誌名: Proceedings of micro 巻: TAS2013 ページ: 630-632
  • 査読あり
• [雑誌論文] Centrifuge-based single cell encapsulation in hydrogel microbeads from ultra low volume of samples (2013)
  • 著者名/発表者名: Kiichi Inamori, Hiroaki Onoe, Masahiro Takinoue, Shoji Takeuchi
  • 雑誌名: Proceedings of micro 巻: TAS2013 ページ: 314-316
  • 査読あり
• [雑誌論文] Instantaneous Solidification of a Centrifuge-driven Capillary Jet with Controlled Hydrodynamic Instability in a Centrifuge-based Droplet Shooting Device through Observational Analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Maeda, Hiroaki Onoe, Masahiro Takinoue, Shoji Takeuchi
  • 雑誌名: Proceedings of micro 巻: TAS2012 ページ: 878-880
  • 査読あり
• [雑誌論文] コラム : 複雑な非対称性をもつマイクロ粒子 (2012)
  • 著者名/発表者名: 瀧ノ上正浩
  • 雑誌名: パリティ(丸善) 巻: 5月号 ページ: 20
• [雑誌論文] 閉じ込め系におかれた複雑流体の可能性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 瀧ノ上正浩(訳), Amy Q. Shen, Perry Cheung(著)
  • 雑誌名: パリティ(丸善) 巻: 5月号 ページ: 12-20
• [学会発表] マランゴニ流と拡散流による微小液滴の変形原理の解明と複雑形状粒子の構築 (2014)
  • 著者名/発表者名: 早川雅之,尾上弘晃,永井健,瀧ノ上正浩
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス,神奈川(ポスター発表, No. 1P14)
  • 年月日: 20140327-30
• [学会発表] マランゴニ流と拡散流を利用した複雑形状マイクロハイドロゲル粒子高速生成システムの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 早川雅之,尾上弘晃,永井健,瀧ノ上正浩
  • 学会等名: 化学とマイクロ・ナノシステム学会第28回研究会
  • 発表場所: イーグレひめじ,姫路(ポスター発表, No. 1P14)
  • 年月日: 20131205-06
• [学会発表] 遠心力を利用した複雑形状マイクロハイドロゲル粒子の高速生成(Centrifuge-based rapid synthesis of complex-shaped microhydrogel particles) (2013)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Hayakawa, Hiroaki Onoe, Ken H. Nagai, Masahiro Takinoue
  • 学会等名: 第51回日本生物物理学会
  • 発表場所: 京都(ポスター発表, No. 3P312)
  • 年月日: 20131028-30
• [学会発表] Rapid formation of anisotropic non-spherical hydrogel microparticles with complex structures using a tabletop centrifuge-based microfluidic device (2013)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Hayakawa, Hiroaki Onoe, Ken H. Nagai, and Masahiro Takinoue
  • 学会等名: The 17th International Conference on Miniturized Systems for Chemistry and Life Sciences (microTAS2013)
  • 発表場所: Freiburg, Germany(oral)
  • 年月日: 20131027-31
• [学会発表] Centrifuge-based single cell encapsulation in hydrogel microbeads from ultra low volume of samples (2013)
  • 著者名/発表者名: Kiichi Inamori, Hiroaki Onoe, Masahiro Takinoue, Shoji Takeuchi
  • 学会等名: The 17th International Conference on Miniturized Systems for Chemistry and Life Sciences (microTAS2013)
  • 発表場所: Freiburg, Germany(poster M.086d)
  • 年月日: 20131027-31
• [学会発表] マイクロサイズの非平衡場の制御による動的人工細胞の構築と異方性複雑形状粒子の作製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 瀧ノ上正浩
  • 学会等名: 第7回自己組織化討論会
  • 発表場所: 晴海グランドホテル,東京
  • 年月日: 20130629-30
  • 招待講演
• [学会発表] Nano/micro- techno- logies for the Construction of Non- equilibrium Artificial Cell Models (2013)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Takinoue
  • 学会等名: French- Japanese Seminar on "Bioinspired Methods and Applications"
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20130204-06
  • 招待講演
• [学会発表] Microfluidic techno- logies toward the construction of non- equilibrium artificial cells and molecular robots (2013)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Takinoue
  • 学会等名: Prof. Utkan Demirci Lab. Seminar (MIT-Harvard medical school)
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2013-11-04
  • 招待講演
• [学会発表] マイクロ非平衡場の制御による動的な細胞サイズ分子ロボットの創製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 瀧ノ上正浩
  • 学会等名: 平成25年度・東工大挑戦的研究賞授賞式
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス,東京
  • 年月日: 2013-10-17
• [学会発表] 異方性をもつ複雑形状マイクロハイドロゲル粒子作製システムの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 早川雅之,尾上弘晃,永井健,瀧ノ上正浩
  • 学会等名: バイオ・マイクロシステム研究会, No.BMS-13-043
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所,東京
  • 年月日: 2013-10-08
• [学会発表] Instantaneous Solidification of a Centrifuge-driven Capillary Jet with Controlled Hydrodynamic Instability in a Centrifuge-based Droplet Shooting Device through Observational Analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Maeda, Hiroaki Onoe, Masahiro Takinoue, Shoji Takeuchi
  • 学会等名: The 16th International Conference on Miniturized Systems for Chemistry and Life Sciences (microTAS2012)
  • 発表場所: Okinawa, Japan(poster No. T.1.6)
  • 年月日: 20121028-1101
• [学会発表] 高重力を利用した非球形構造を持つマイクロハイドロゲル粒子の作製法 (2012)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Hayakawa, Hiroaki Onoe, Ken H. Nagai, Masahiro Takinoue
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス,名古屋(ポスター発表, No. 1PT224)
  • 年月日: 20120922-24
• [学会発表] 分子ロボットの感覚 (2012)
  • 著者名/発表者名: 瀧ノ上正浩
  • 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2012
  • 発表場所: うぃるあいち,名古屋
  • 年月日: 2012-11-23
  • 招待講演
• [学会発表] 自己駆動粒子への応用を目指した非球形マイクロゲルの作製法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 早川雅之,尾上弘晃,永井健,瀧ノ上正浩
  • 学会等名: 「細胞を創る」研究会5.0
  • 発表場所: 東京工業大学すずかけ台キャンパス,横浜(ポスター, No. P-45)
  • 年月日: 2012-11-21
• [学会発表] 分子ロボットへの生物物理学的アプローチ (2012)
  • 著者名/発表者名: 瀧ノ上正浩
  • 学会等名: 人工知能学会合同研究会
  • 発表場所: 慶応義塾大学日吉キャンパス,横浜
  • 年月日: 2012-11-15
  • 招待講演
• [備考] 瀧ノ上研究室ホームページ
  • URL: http://www.lifephys.dis.titech.ac.jp