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

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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．