ハチの弾性傾斜微細毛がもつ花粉接着脱着機構の解明および機能持続表面への工学展開

阐明蜜蜂弹性倾斜细毛的花粉粘附和解吸机制以及功能可持续表面的工程开发

• 批准号: 22H02654
• 负责人: 石井 大佑
• 金额: $ 10.65万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02654/
• 关键词: 生物模倣; 傾斜機能材料; 微細構造; エラストマー; 弾性率; 傾斜材料; 動的共有結合; 共焦点レーザー顕微鏡; ミツバチ; 蛍光; サンドイッチ

本年度は、ハチの微細毛の弾性率分布測定を行った。モデル生物である西洋ミツバチの個体内の部位の異なる微細毛の形態・弾性率分布を共焦点レーザー顕微鏡（CLSM）により分析した。ハチの微細毛は、異なる弾性率を有する複数の生体高分子で構成されており、それらは特徴的な自家蛍光波長と相関をもつ。そのため、蛍光強度を解析することで弾性率分布をマッピングでき、濃淡差で柔らかい部位と硬い部位を視覚化できる。その結果、アンテナクリーナーに特徴的な弾性率傾斜構造が観測された。具体的には、バンドル状の毛の外側は弾性率の大きな構造になっており、内側の弾性率の小さな構造をサンドイッチしていることが明らかになった。また、項目１と並行して、弾性率傾斜をもつ強耐久性構造の作製手法の確立を試みた。弾性率を面外方向に連続的に変化させた高分子微細構造を作製した。弾性率の傾斜構造は、加熱により共有結合の交換可能なエステル結合を有するエポキシ架橋樹脂を用いた。この動的な共有結合を用いて分子ネットワークを再形成可能であるため、弾性率と相関がある架橋密度の異なる２種のエポキシ硬化樹脂の結合界面に、連続的な分子ネットワーク構造を形成でき、架橋密度の連続的な傾斜構造を有する強耐久性微細構造を創成できる。架橋密度の異なるエポキシ樹脂を、架橋密度の低い順に積層した。加熱によるエステル交換反応で、架橋密度の異なるエポキシ樹脂界面に連続的な分子ネットワークを形成させ、架橋密度傾斜をもつ微細突起配列構造を作製した。架橋密度は弾性率と相関性をもつため、架橋樹脂は連続的な弾性率傾斜をもつ構造を作製できた。

This year, the distribution of fine hair was measured. The morphology and property distribution of fine hairs in different parts of an organism are analyzed by confocal microscopy (CLSM). The composition of a plurality of biological polymers is characterized by the wavelength dependence of their own light. The intensity of light is analyzed, and the distribution of light is visualized. The results show that the property gradient structure of the characteristic is measured. The specific structure of the outer surface of the hair is large, and the inner surface of the hair is small. For example, item 1 and item 2, the construction method of strong durability structure shall be established by the inclination of the property ratio. The polymer microstructure was fabricated by the method of out-of-plane polymerization. The inclined structure of the heat exchanger has the ability to exchange the heat exchanger with the bridging resin. The molecular structure of the bonding interface of the hardening resin is formed by the difference of the bridge density and the density of the bridge. The structure of the bonding interface is formed by the strong durability of the microstructure. The density of the bridge is different from that of the resin, and the density of the bridge is low. Heat exchange reaction, bridge density difference, resin interface connection, molecular growth, bridge density tilt, fine protrusion arrangement structure Bridging density, correlation, bridging resin, linking, inclination, structure, etc.

项目成果

結合交換型動的共有結合を有するビトリマーを用いた傾斜機能材料の創生

使用具有键交换动态共价键的 vitrimer 创建功能梯度材料

• 发表时间: 2022
• 作者: Maria Kenosis Emmanuelle Galingay Lachica;Mutsumi Watanabe;Takayuki Tohge;石井大佑;吉田将徳・桑田力真・伊藤嵩人・林幹大・石井大佑;大谷 晴香，井上 和奏，鈴木 健裕，堂前 直，高橋 史憲;吉田大和;前谷 純樹，中山 貴琉，高橋 史憲;吉田大和;吉田将徳・桑田力真・伊藤嵩人・林幹大・石井大佑;吉田将徳・桑田力真・伊藤嵩人・林幹大・石井大佑
• 通讯作者: 吉田将徳・桑田力真・伊藤嵩人・林幹大・石井大佑

Development Biomimetic Functionally Graded Materials That Mimic Insect Self-Cleaning Organs

开发模仿昆虫自清洁器官的仿生功能梯度材料

• 发表时间: 2022
• 作者: Maria Kenosis Emmanuelle Galingay Lachica;Mutsumi Watanabe;Takayuki Tohge;石井大佑;吉田将徳・桑田力真・伊藤嵩人・林幹大・石井大佑;大谷 晴香，井上 和奏，鈴木 健裕，堂前 直，高橋 史憲;吉田大和;前谷 純樹，中山 貴琉，高橋 史憲;吉田大和;吉田将徳・桑田力真・伊藤嵩人・林幹大・石井大佑
• 通讯作者: 吉田将徳・桑田力真・伊藤嵩人・林幹大・石井大佑

バイオミメティクスの最新研究動向

仿生学的最新研究趋势

• 发表时间: 2022
• 作者: 新屋和花;清水崇史;渡邉むつみ;峠隆之;石井大佑
• 通讯作者: 石井大佑

バイオミメティクスを実現するためのイメージング技術

成像技术实现仿生

• 发表时间: 2022
• 作者: Maria Kenosis Emmanuelle Galingay Lachica;Mutsumi Watanabe;Takayuki Tohge;石井大佑
• 通讯作者: 石井大佑

Development of Novel Functionally Graded Materials Mimicked by Sandwich Structures in Antenna Cleaner of Apis Mellifera

蜜蜂天线清洁器中仿三明治结构的新型功能梯度材料的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: Maria Kenosis Emmanuelle Galingay Lachica;Mutsumi Watanabe;Takayuki Tohge;石井大佑;吉田将徳・桑田力真・伊藤嵩人・林幹大・石井大佑
• 通讯作者: 吉田将徳・桑田力真・伊藤嵩人・林幹大・石井大佑