微生物群を利用したマイクロセンシングシステムの研究

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本研究は、微生物を「多機能で高性能なマイクロセンサデバイス」として捉え,微生物群の生理機能や協調関係を積極的に利用することで,外部からの動的制御によるマイクロセンシングシステムを実現することを目的とするものである.本年度は,微生物の生理機構や走性メカニズム等を数理的にモデル化し,微生物継続観察システムによって得られたデータをもとにモデルの検討を行った.また,構築した数理モデルを微生物制御実験に応用し,センサデバイス構築のためのデータを収集した.前年度に基礎的な実験を行った,微生物へのセンサ特性の付与,センシング情報の可視化,微生物アクチュエーション技術等の各要素についても引き続き実験を進め,システムを改良した.具体的には,1.ゾウリムシの機械刺激受容のメカニズムについて,引き続き調査検討を行った.2.センシング情報の可視化技術として,カルシウムイオンプローブの励起された蛍光を撮像する設備をさらに改良し,インジェクション実験を進めた.3.ゾウリムシの電気走性のダイナミクスを表す数理モデルを構築し,入力である電気刺激とゾウリムシの姿勢から,ゾウリムシ細胞に発生するトルクを解析的に導出した.4.ゾウリムシの運動方程式を導出し,数値実験によって,Uターン行動等のゾウリムシ電気走性に特有の行動が振舞いのレベルで再現されることを確認した.5.ゾウリムシ電気走性継続観察システムによって実際のゾウリムシのデータを収集し,ゾウリムシ数理モデルと比較して定性的な評価を行った.6.ゾウリムシ数理モデルを1次元領域トラッピング等の微生物アクチュエーション技術に応用し,より高精度なアクチュエーション技術を実現した.