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分子システムを用いた群ロボットの研究

利用分子系统的群体机器人研究

基本信息

批准号：
14F04726
负责人：
藤井輝夫
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14F04726/
关键词：
分子プログラミングナノマイクロシステム DNA Tool Box 群ロボット DNA tool box

项目摘要

受け入れ研究者のグループでは，合成DNA分子と3種類の酵素から構成される反応系において，振動やスイッチングなど，複数の状態を取ることが可能な分子計算システム(DNA Tool Box)の開発を手掛けてきた．本研究では，マイクロ粒子をエージェントとし，粒子表面にDNAを固相化，粒子間の相互作用(通信)をDNA Tool Boxによって制御し，エージェントの群行動を発現させることを試みた．前年度までに，DNAを固相化したマイクロ粒子をpseudo-infinite reactorとしてのマイクロ流路(幅約2 mm x 長さ約2 cm x 高さ200 um)に導入し，DNA Tool Boxにより入力DNA分子の有無にかかわらずON状態となる単安定性エージェントや入力DNAの有無に応じてON状態となる双安定性エージェントを実装することを通じて群ロボットシステムの設計指針を得ることができていた．H27年度は，多数の双安定性エージェント群をマイクロ流路のほぼ全域に，少数(数百から数千)の単安定性エージェント群をマイクロ流路の端に導入し，単安定性エージェントの自己触媒反応と反応産物がカスケード的に近隣の双安定性エージェントへON状態を伝達する機能を利用し，マイクロ流路内で空間的に動的なDNA増幅パターン(進行波や同心円的な拡がり)を形成することに成功した．加えて，4つのエージェント(1種類の単安定状態エージェントと2種類の双安定状態エージェントとそれを接続するための変換エージェント)から編成される系で，進行波の往復パターンを実現することに成功した．さらに，これらの技術を超高感度microRNA検出に応用することについても検討を行った．

In response to this research, researchers have begun to synthesize DNA molecules, including three types of enzymes, which are composed of three reaction systems, vibration systems, and complex states. In this study, DNA solidification on particle surface and interaction between particles (communication) were studied. In the past year, DNA has been immobilized in a pseudo-infinite reactor.(Width about 2 mm x length about 2 cm x height about 200 um) DNA Tool Box is designed to contain the presence or absence of a DNA molecule, the ON state, the bistability, and the entire domain of a DNA molecule. A small number (hundreds or thousands) of single stability catalyst groups are introduced into the end of the flow path, and the single stability catalyst's own catalyst reaction products are successfully formed by utilizing the function of bistability catalyst ON state in the vicinity of the flow path. Add to this, 4 kinds of stable state (1 kind of stable state), 2 kinds of bistable state (2 kinds of stable state), and then edit the system, and carry out the wave reciprocating operation successfully. This technology is very sensitive to microRNA detection.