自律的再構築による力学的適応性をもつ生体分子モーター人工筋肉の開発

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本研究の目的は，強化や自己修復といった力学的適応をする人工筋肉を開発することである．我々が最近開発した，生体分子モーターを集積化した人工筋肉では，人工筋肉を筋トレのように繰り返し収縮・伸展させると，人工筋肉を構成する収縮ユニットが自律的に再配列を行い，人工筋肉が強化されることをシミュレーションにより見出した．本研究では，我々が開発した人工筋肉に，収縮・弛緩を制御するスイッチを導入し，繰り返し収縮・伸展による強化や自己修復などの力学的適応を誘起させることを目的とする．これにより，生体分子モーターを集積化した人工筋肉のマイクロロボットへの実装を目指す．このために今年度は，人工筋肉を弛緩させるための光スイッチの開発に取り組んだ．まず実施したのは，熱応答性高分子の修飾である．熱応答性高分子の末端に金ナノ粒子に結合させるためのビオチンや可視化するための蛍光色素を結合させた．この修飾した熱応答性高分子を金ナノ粒子へ結合させた．高分子が金ナノ粒子に結合したかどうかを評価するために，動的光散乱による評価方法を実施した．これまでの結果から，熱応答性高分子が金ナノ粒子に結合していることが示唆される結果が得られている．ただし，金ナノ粒子表面に結合している熱応答性高分子の密度が低い可能性があり，結合条件などを検討する必要があり，令和5年度も引き続き，実施・検討を行う．またもう一つのアプローチとして光応答性ATPの使用を計画しており，光応答性ATPの合成に取り組んでいる．