生体分子モータを用いた集積型分子分離システムの構築

本研究は，微細加工技術を用いて作製した微小流体デバイスと生体分子モータであるキネシン-微小管の運動系を一つのチップ上に集積化し，効率的な分子操作・分離システムを構築することを目的としている．本研究で提案するシステムの有効性が実証できれば，将来は分子スケールを対象とする医化学分野への応用が期待できる．上記の研究目的に基づき，本年度は，迅速な分子輸送を実現する上で不可欠な微小管運動の速度制御について，金薄膜と励起光を用いた方法を提案した．本研究は，温度依存的な微小管運動の速度を金薄膜への励起光照射によって生じる温度変化を用いて制御した．提案する方法が温度変化による制御方法であることを実証するために，ガラス基板上に金薄膜をパターニングし，励起光のスポット径よりも小さい温度センサを作製することで，局所的な温度変化を計測した．顕微鏡下で励起光を金領域に照射した場合の温度変化は最大約10℃であり，微小管運動の速度は，初期速度に比べて約1.8倍に増加することがわかった．一方，ガラス領域に同じ条件で励起光を照射した場合，微小管の速度はほとんど変化しなかった．これは，励起光に対する金とガラスの吸光度の違いによるためだと考えられる．提案する方法とヒーターを用いた方法の温度変化に対する速度変化を計測し，それぞれの計測結果に対して求めた回帰直線の傾きを有意水準5%でt検定を行った結果，有意差はみられなかった．このことから，提案する方法は，温度に依存した速度制御であると言える．また，提案する方法は，励起光強度の切り替えによって連続的に微小管の速度を制御することが可能であり，高い制御性があることを示した．

本研究は，微細加工技術を用いて作製した微小流体デバイスと生体分子モータであるキネシン-微小管の運動系を一つのチップ上に集積化し，効率的な分子操作・分離システムを構築することを目的としている．本研究で提案するシステムの有効性が実証できれば，将来は分子スケールを対象とする医化学分野への応用が期待できる．上記の研究目的に基づき，本年度は，迅速な分子輸送を実現する上で不可欠な微小管運動の速度制御について，金薄膜と励起光を用いた方法を提案した．本研究は，温度依存的な微小管運動の速度を金薄膜への励起光照射によって生じる温度変化を用いて制御した．提案する方法が温度変化による制御方法であることを実証するために，ガラス基板上に金薄膜をパターニングし，励起光のスポット径よりも小さい温度センサを作製することで，局所的な温度変化を計測した．顕微鏡下で励起光を金領域に照射した場合の温度変化は最大約10℃であり，微小管運動の速度は，初期速度に比べて約1.8倍に増加することがわかった．一方，ガラス領域に同じ条件で励起光を照射した場合，微小管の速度はほとんど変化しなかった．これは，励起光に対する金とガラスの吸光度の違いによるためだと考えられる．提案する方法とヒーターを用いた方法の温度変化に対する速度変化を計測し，それぞれの計測結果に対して求めた回帰直線の傾きを有意水準5%でt検定を行った結果，有意差はみられなかった．このことから，提案する方法は，温度に依存した速度制御であると言える．また，提案する方法は，励起光強度の切り替えによって連続的に微小管の速度を制御することが可能であり，高い制御性があることを示した．