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

基本信息

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

项目摘要

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。

今年，我们测量了细蜜蜂的弹性模量分布。通过共聚焦激光显微镜（CLSM）分析了模型生物体蜜蜂不同位置中不同位置的细毛的形态和弹性模量分布。蜜蜂的细头发由多种生物聚合物组成，具有不同的弹性模量，与特征自动荧光波长相关。因此，通过分析荧光强度，可以映射弹性模量分布，并且可以根据阴影的差异来可视化柔软和硬区域。结果，观察到天线清洁剂的弹性模量斜率结构。具体而言，已经揭示了束状头发的外侧具有较大的弹性模量，并且内部小弹性模量被夹在夹杂。另外，与项目1并行，我们尝试建立一种用弹性模量倾斜制造高度耐用结构的方法。制备了一个聚合微结构，其中弹性模量在平面外方向不断变化。弹性的模量是一种环氧交联的树脂，具有可交换酯键，可以通过加热共价键合。由于可以使用这种动态共价键重建分子网络，因此可以在两个环氧固化树脂的键合界面形成连续的分子网络结构，具有不同的交联密度，与弹性模量相关，与弹性模量相关，具有高度耐用的微观结构，产生了一个连续的渐近呈渐实的渐近呈渐实的渐实趋势。将具有不同交联密度的环氧树脂以较低的交联密度层压层压。通过加热，在环氧树脂的界面上形成了连续的分子网络，并产生了具有交联密度梯度的精细投影布置结构。由于交联密度与弹性模量相关，因此交联的树脂具有连续弹性模量梯度的结构。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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

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