DNA反応拡散系による階層的なパターンの形成と制御および形態形成への発展

DNA反应扩散系统分层模式的形成和控制以及形态发生的发展

基本信息

批准号：
19J20990
负责人：
安部桂太
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J20990/
关键词：
DNAナノエンジニアリング分子ロボティクス DNAコンピューティングパターン形成ハイドロゲル分子サイバネティクス

DNAナノエンジニアリング分子ロボティクス DNAコンピューティングパターン形成ハイドロゲル分子サイバネティクス

项目摘要

本研究はDNAの相互作用により反応拡散系を構築し，階層的なパターン形成を実現させること，そして形成させたDNAの濃度勾配パターンを形態形成に発展させ，パターン形状に応じたハイドロゲルを構築することで自己組織化による人工物の作製方法を確立することを目的としている．申請時の計画では，本年度は2年目までに構築したパターン形成技術を発展させた形態形成技術の開発を予定していた．本年度は前年度報告時点で確立したパターン形成の手法を用いた実験結果を整理し，さらにシミュレーション結果と比較した．その成果は現在学術論文としてRoyal Society of Chemistryが企画する雑誌Soft Matterへ投稿し，現在オープンアクセス論文として公開されている．また，この成果に関して複数の国際学会で報告し，研究の発展へ向けた情報収集と意見交換を行った．さらに，目標としていた形態形成手法への発展のため実験系，材料，ゲル化や拡散制御の手法等のさらなる検討とシミュレーション・実験を重ねた．結果として，拡散の制御やDNAハイドロゲルといった既存の技術との組み合わせによる発展の可能性を調査するとともに，その実証に必要な新たな検証を可能にする実験系を構築することに成功した．よって本年度は，目標としていた形態形成技術の実現はかなわなかったものの，これまでの実験結果を広く周知して情報交換と新たな手法の検討に尽力し，形態形成技術へと発展させるうえで有用となりうる研究成果が得られた．

这项研究旨在通过DNA的相互作用，实现层次模式形成，并将形成的DNA的浓度梯度模式发展成形态发生，并建立一种通过构建与模式形状相对应的水凝胶来自组装人造物质生产的方法。应用时的计划是开发形态发生技术，该技术开发了今年第二年建立的模式形成技术。今年，我们使用上一年报告时建立的模式形成方法组织了实验结果，并将它们与模拟结果进一步进行了比较。结果现已作为皇家化学学会计划的杂志作为学术论文提交，目前已作为开放访问论文发表。此外，关于这一发现的几次国际会议，并收集了信息，并交换了意见以开发研究。此外，为了开发目标形态发生方法，我们对实验系统，材料，凝胶化和扩散控制方法等进行了进一步的研究，模拟以及实验。结果，我们成功地研究了通过结合扩散控制和现有技术（例如DNA水文），并成功地构建了实验性化的实验性验证，从而成功地研究了开发的可能性。因此，尽管今年未实现目标形态发生技术，但我们能够广泛宣传先前实验的结果，并努力交流信息并考虑新方法，并获得了可能对开发形态发生技术有用的研究结果。