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非平衡輸送現象と流れの動的結合の解明：分子操作から分子整流へ

阐明非平衡输运现象与流动之间的动态耦合：从分子操纵到分子整流

基本信息

批准号：
17J03913
负责人：
福山達也
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J03913/
关键词：
非平衡物理学輸送現象流体力学細胞集団運動非平衡統計力学

项目摘要

本研究の目的は温度勾配下における輸送現象から非平衡系における輸送現象の統一的理解である。これまでに温度勾配下において高分子水溶液中で起きる輸送について報告があったが、動く温度勾配下の輸送や流動現象については十分ではなかった。そこで我々は高分子PEG水溶液中で動く温度勾配を形成し、その動きとは逆向きに流動が生じることを発見した。さらに流速が温度に2次関数的に増加し、周波数に対し共鳴的になる新奇的な性質を見出した。これらのメカニズム解明のため、理論モデルを構築した。加熱による粘性変化と流体の圧縮が相乗的に流体を駆動することで2次関数的な温度依存性が生じる。さらに壁の粘弾性と高周波数側の温度差の減衰があることで、流速の共鳴的な振舞いが出てくる。この知見をもとに温度勾配が直線上を往復するときの流動と分子輸送を考察した。温度勾配は周期的に往復するが、加熱の周期が空間的に非対称であるため、流動の対称性も破れ内向きの流動が発生する。ここにDNAとPEG高分子があるとき、PEG濃度勾配で起きる拡散泳動によるトラッピングと内向きの流動によってDNAが中心に濃縮される機構を見出した。驚くことに、上記の流動現象と類似したものが細胞集団運動にも見られる。MDCK上皮細胞はERK分子の化学シグナルを細胞間で伝搬させており、シグナルと逆向きに集団運動する。我々は細胞集団を連続体とみなし、ERKシグナルによって基板への接着・密度が変化することを加味した理論モデルを構築し細胞集団運動のメカニズム解明を行った。集団運動速度もシグナル強度に2次関数的、伝搬速度に対し共鳴的になることがわかった。後者はシグナルのノイズをカットする生物学的に重要な機能に関わるものである。流動現象から細胞集団運動まで共通する数理的構造を見出したことは、外場下の粘弾性体の流動・輸送現象の一般的な理解に貢献するものである。

The purpose of this study is to provide a unified understanding of the transport phenomenon of transport under temperature coordination and the transport phenomenon of non-equilibrium systems. Report on the transport of において in polymer aqueous solution under temperature adjustment The flow phenomenon of conveying and moving under the coordination of temperature and temperature is very good.そこで我々はHigh molecular PEG aqueous solution is formed by temperature coordination and その动きとはreverse flow is produced by じることを発见した. The flow rate, temperature and secondary shutoff number are increased, the frequency and frequency are resonant, and the novel properties are revealed.これらのメカニズム Explain the のため, and the theory モデルをconstruct the した. Heating causes the viscosity change of the fluid to be multiplied by the pressure and contraction of the fluid. The viscous elasticity of the wall, the attenuation of the temperature difference on the high frequency side, and the resonance of the flow rate are the vibration and vibration of the wall. It is possible to observe the temperature matching and reciprocating flow in a straight line and the molecular transport. The cycle of temperature coordination is the reciprocation of space, the cycle of heating is the space of non-symmetry, and the flow of symmetry is of inward flow.ここにDNA and PEG polymers and PEG concentration blending The inner flow of the トラッピングときのflowによってDNAがcenterにcondensationされるorganismを见出した. The flow phenomenon mentioned above is similar to the movement of cells in the collection of cells. The chemistry of MDCK epithelial cells and ERK molecules is the movement of cells between cells, and the reverse movement of ERK molecules between cells. Our cell collection system, ERK cell collection system, substrate connection and density adjustment化することを香した Theory モデルを CONSTRUCTION しCELL ASSEMBLY MOVEMENT のメカニズム clarification を行った. The movement speed of the group is the same as the strength of the 2-pass level, and the moving speed is the resonance of the になることがわかった. The latter is an important function of biological science and technology. The flow phenomenon and the movement of cell aggregates are common and the structure of mathematics is seen and the flow and transport phenomena of viscous bodies under external fields are generally understood and contributed to the general understanding.