Home 大学院统合生命科学研究科 数理生命科学プログラム
教授 中田 聡
罢别濒：082-424-7409
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(注: ＊は半角@に置き換えてください)
本研究成果のポイント
- 繰り返しが可能な化学走性をもつ、自発的に动く物体の构筑
- 刺激となる化学物质の浓度に依存して、様々な运动モードを発现
- 様々な运动モードを分子レベルから设计?制御
概要
広岛大学?大学院统合生命科学研究科?数理生命科学プログラム?自己组织化学研究室の中田聡教授、松尾宗征助教、江岛佳歩(当大学院生)からなる研究グループは、リズムとパターンに関する学问である?非线形科学?に立脚して、あたかも生き物のように振る舞う、自発的に动く无生物の物体(无生物自己駆动体)を构筑してきました。これまでは、ランダムな运动や化学刺激に向かって进行する化学走性など、自律性の低い単纯な运动しか再现できませんでした。本研究では、桜の叶の香り成分の一つであるクマリンを駆动体分子として用いたところ、生物が示す正と负の化学走性の繰り返しと环境に适合した様々な运动モードを示す、自律性の高い无生物自己駆动体を分子レベルから构筑することに成功しました。
本研究成果は、2023年2月16日に、学術誌?Journal of Colloid and Interface Science?にオンライン掲載されました。
発表内容
【研究の背景】
生物は、エネルギー源となる食料を获得する正の化学走性と、危険な物质から回避する负の化学走性をもっています。ここで兴味深いのは、食料の场所に到达する正の化学走性と、食后に何らかの理由で到达点から反対方向に脱出する负の化学走性を、生物が使い分けている点です。つまり周囲の环境を感じて必要时にエネルギー変换し、目的の场所に自発的に移动することができます。このような生物の化学走性を模倣して、あたかも生き物のように振る舞う无生物自己駆动体の开発がおこなわれてきました。ところがこれまでの研究では、正または负のどちらかの化学走性、あるいはそれぞれ1回のみの正と负の化学走性しか再现しませんでした。
【研究成果の内容】
本研究では、表面张力差を駆动力とした无生物自己駆动体を用い、リズムとパターンを形成する?非线形科学?に立脚して研究を进めました。その结果、正と负の化学走性を繰り返すとともに、化学刺激の浓度に依存して特徴的な运动様相を分子情报に基づいて再现することに成功しました。具体的には、桜の香りの主成分であるクマリンとその诱导体を自己駆动体として、塩基を化学刺激として使用したところ、塩基に対して正の化学走性を示すとともに、塩基浓度が低下するとその场所から脱出する、正と负の化学走性を繰り返す运动モードの再现に成功しました。また塩基浓度に依存して、等速运动、正と负の化学走性の繰り返し运动、化学刺激上での振动运动、及び停止といった多様な运动様相の発现に成功しました。これらの特徴的な运动は、クマリンとその诱导体の化学情报にしたがうことが実験的に解明されました。
【今后の展开】
化学刺激として塩基以外の物质を用い、特徴的な运动様相を指标とした分子认识をおこなう実験系の构筑が実现可能と考えられます。また、分子レベルからマクロな运动様相を设计するともに、数理モデルを用いて理论と実験の両轮から、环境に适合する无生物自己駆动体を构筑することが可能になると考えられます。これらの研究により、バクテリアの鞭毛モーターのように、手の届かないミクロな空间における再帰的かつ自発的な物质输送や、自律的なマイクロリアクターの开発など、応用研究への展开が期待されます。
掲载论文
- 著者：Muneyuki Matsuo, Kaho Ejima, Satoshi Nakata
- タイトル：Recursively positive and negative chemotaxis coupling with reaction kinetics in self-organized inanimate motion
- 掲載誌：Journal of Colloid and Interface Science
- 顿翱滨：
【お问い合わせ先】
