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ゾル-ゲル変化を自ら繰り返す、アメーバのような新物質を人工的に合成

~SF映画のように自律性を持って動く新たなソフトマシン開発の重要な手がかりに~

東京大学とNIMSの研究チームは、流動性の変化をひとりでに繰り返す、アメーバのような液体の人工合成に世界で初めて成功しました。

生き物らしい「ソフトでしなやかな動き」は、ナノメートルオーダーの要素が複雑に相互作用を及ぼし合うことで実現されています。しかし、こうした自律挙動を人工的に再現するのは極めて難しく、これまでほとんど報告はありませんでした。今回、東京大学大学院工学系研究科の小野田実真大学院生、玉手亮多研究員、吉田亮教授、物質・材料研究機構の上木岳士主任研究員、東京大学物性研究所の柴山充弘教授らの共同研究グループは、人工合成された高分子が化学反応を伴いながら「集合と分散を自ら繰り返す」仕組みを考案し、外から電気・光・熱などを一切加えることなく、ゾル(液体)状態とゲル(擬固体)状態をひとりでに繰り返すアメーバのような液体の人工的な合成に初めて成功しました。
周期的なゾル-ゲル変化は、生体内では細胞分裂・傷の修復・癌細胞の転移・アメーバの運動等において頻繁に観察されます。このゾル-ゲル変化はアクチンという生体高分子が「集合と分散を自ら繰り返す」ことで実現されています。つまり、今回の成果は、アクチンの持つ機能を合成高分子がまねて、生体内で見られる生命挙動の一部を人工的に再現したと言えます。将来的には、アメーバの運動機構をはじめ、生命の自律性を考察する糸口になると考えられます。また、SF映画で描かれてきたような、生き物のように自律性をもって動く新たなソフトマシンの実現に繋がると期待されます。
本研究成果は、2017年7月13日に「Nature Communications」 (オンライン速報版) で公開されます。


プレスリリース中の図4 : 高分子溶液がゾル-ゲル振動する様子の直接観測
(a)溶液の流動性が明確に変化し、ゲル状態 (0秒、56秒、109秒、162秒) では液体は固まってゲルになっているが、ゾル状態 (24秒、80秒、140秒、197秒) では流動性がある。
(b)この溶液を管の中に入れ、傾けて静置すると、ゾル-ゲル振動にあわせて溶液が動いたり止まったりする様子が観測された。




本件に関するお問い合わせ

(研究内容に関すること)

東京大学大学院工学系研究科
マテリアル工学専攻
教授

吉田 亮 (よしだ りょう)

Tel:03-5841-7112

E-Mail:ryo=cross.t.u-tokyo.ac.jp
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国立研究開発法人物質・材料研究機構
国際ナノアーキテクトニクス研究拠点(MANA)

メカノバイオロジーグループ
主任研究員

上木 岳士 (うえき たけし)

Tel:029-860-4947

E-Mail:UEKI.Takeshi=nims.go.jp
([ = ] を [ @ ] にしてください)

(報道・広報に関すること)

東京大学大学院工学系研究科 広報室

〒113-8656 東京都文京区本郷 7-3-1

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Fax:03-5841-0529

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国立研究開発法人 物質・材料研究機構
経営企画部門 広報室

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