生体分子ナノアクチュエータを利用したナノ構造のハンドリングシステム

使用生物分子纳米致动器的纳米结构处理系统

• 批准号: 16656080
• 负责人: 鈴木 宏明
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16656080/
• 关键词: 生体分子モータ; マイクロ・ナノ加工

本研究の目的は、生体内で機械的に働く生体分子モータを半導体微細加工で製作したナノ構造と集積化して、両者が融合したナノアクチュエータを実現し、ナノ構造体のハンドリングへ応用することである。細胞内では、分子モータによって超微量の物質が運搬され、それに基づく細胞内外の情報伝達や、新たな分子の合成と分泌を実現している。本研究では、これを手本として、生体分子モータの機能を最大限に生かした生体分子モータ融合型ナノマシンの製作技術と制御法を研究した。特にナノアクチュエータとして機能する生体分子として、レールと機関車の役割を持つ2種類の分子(本研究では「微小管」と「キネシン」)からなるリニア生体分子モータを利用した。これらを、ナノ構造に組み込み、微小物体を搬送するナノマシンの原型を実現した。応用として、液中で微小構造やリポソームを運び、DNAやタンパク質の操作や分子認識を行うデバイス、環境に適した薬剤や農薬などを極微量の物質で発見するコンビナトリアル化学への展開を望んでいる。昨年度までに、主に,リニア分子モータである、微小管・キネシンを用いた。ガラス基板上にPLL(ポリLリジン)を用いて、微小管を吸着させる方法を確立した。また、PDMSやパリレンと呼ばれる高分子材料で薄膜を形成し、スピンコートやフォトリソグラフィによって貫通孔をもつフィルムを作成した。本年度、本年度は,流体力により微小管を配向・固定し物体搬送に用いる方法を提案した.微小管の配向・固定プロセスは、マイクロ流路内で行った。配向に必要な流速を与えるために,配向にはカバーガラスチャネルとPDMSチャネルを用いた.キネシンと微小管を流路内に導入後、ATPによるグライディングアッセイの開始する。シリンジポンプを使いバッファをチャネル内に流し続ける.すると,流れに逆らって動く微小管は流体力によりガラス表面から剥離され,ガラス上には流れと順方向に動く微小管のみが残り、微小管が配向される。滑り運動している微小管を固定するためには、グルタルアルデヒドを導入することでキネシンと微小管を架橋した.最後に、微小管の極性を確認するために,固定した微小管上でキネシンビーズの動きを観察した.その結果、本方法により、配向度は95%程度であることが分かった。これらの研究を通じて、分子モータを基板上へパターニングする方法、マイクロマシンへ吸着させる方法、その動きを制御する方法を確立できたと考えている。本研究で培った個々の要素技術は、これまでの生化学やマイクロチップ研究に応用可能であり、有益な結果が得られたと考えている。これらの内容は、学会誌で公表した。

The purpose of this study is to create a mechanical structure for semiconductor microfabrication in vivo, to integrate the structure into the semiconductor microfabrication process, and to create a structure for semiconductor microfabrication. In the cell, the molecules are transported, and the information inside and outside the cell is transmitted, and the synthesis and secretion of new molecules are realized. In this study, the maximum function of biological molecules was studied. The production technology and control method of biological molecules were studied. In this study, two kinds of molecules ("microtubes" and "microtubes") were used to study the function of biological molecules. The prototype of the structure is realized. The development of micro-structures, micro-systems, micro-systems, micro-systems Last year, the main body, the main body, the main body. The method of PLL on the substrate is established. PDMS is a polymer material that forms a thin film and a through hole. This year, this year, fluid force, alignment, fixed object transfer method proposed. The alignment of micro-tubes is fixed, and the flow path is fixed. When the necessary flow rate is required for alignment, both Kabuka Gulasi capsule and PDMS capsule are used for alignment. After the introduction of ATP into the micro-tube, the process starts. The most important thing is to make sure that you have a good relationship with the people. The flow direction is reversed and the micro tube is reversed. The fluid force is separated from the surface of the micro tube. The flow direction is reversed and the micro tube is reversed. The micro-tube is fixed, and the micro-tube is bridged. Finally, the polarity of the microtube is confirmed, and the microtube is fixed. The result of this method is that the alignment degree is 95%. The study of molecular structure on the substrate, the method of adsorption, the method of control This study was conducted on the basis of the results of biochemical studies. The content of the book is opposite, and the book is public.

项目成果

Hybrid Nano Transfer System by Biomolecular Linear Motors

生物分子线性电机混合纳米传输系统

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Microelectromechanical Systems vol.13,no.4
• 作者: Ryuji Yokokawa;Shoji Takeuchi;M.Nishiura;R.Ohkura;T.Kon;K.Sutoh;H.Fujita
• 通讯作者: H.Fujita

Evaluation of Cryopreserved Microtubules Immobilized in Microfluidic Channels for Bead-Assay-Based Transportation System

基于微珠测定的运输系统中固定在微流体通道中的冷冻保存微管的评估

• 发表时间: 2005
• 期刊: IEEE Trans. Adv. Packag Vol. 28
• 作者: R.Yokokawa;Y.Yoshida;S.Takeuchi;T.Kon;K.Sutoh;H.Fujita
• 通讯作者: H.Fujita

Unidirectional transport of a bead on a single microtubule immobilized in a submicrometre channel

固定在亚微米通道中的单个微管上珠子的单向运输

• 发表时间: 2006
• 期刊: Nanotechnology vol.17
• 作者: R.Yokokawa;Y.Yumi;S.Takeuchi;T.Kon;H.Fujita
• 通讯作者: H.Fujita

Ultra-smooth glass channels for bioassay with motor proteins

• DOI: 10.1039/b409223f
• 发表时间: 2004-01-01
• 期刊: ANALYST
• 影响因子: 4.2
• 作者: Yokokawa, R;Takeuchi, S;Fujita, H
• 通讯作者: Fujita, H