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分子人工筋肉の研究開発
化学エネルギーを力学エネルギーに直接変換する分子人工筋肉の開発
プロジェクトのミッション
プロジェクトのミッション
新学術領域研究「分子ロボティクス」プロジェクトでは、DNAやタンパク質などの生体分子を材料とし、「感覚」「知能」「運動」の機能を備えた自律的な分子システム（分子ロボット）の構築を目指しました。
本プロジェクトでは、NEDOの委託研究開発、次世代人工知能・ロボット中核技術開発／（革新的ロボット要素技術分野）生体分子ロボット／分子人工筋肉の研究開発の支援(2016-2019年度)を受け、東京工業大学・産総研、北海道大学・関西大学、北陸先端科学技術大学院大学(JAIST)・大阪大学が共同で微小管と分子モータで動作する分子人工筋肉の開発に取り組みました。
東京工業大学・産総研チームはVR、分子動力学（MD）およびアニメーション動画作成システム(Blender)を用いたモデリング＆シミュレーションの研究開発に、北海道大学・関西大学チームはDNAオリガミと微小管アスター構造を用いた平滑筋型分子人工筋肉の研究開発に、JAIST・大阪大学チームは人工サルコメア構造と光造形システムを用いた骨格筋型分子人工筋肉の研究開発に取り組みました。
微小管滑走運動シミュレーション
(Gregory Gutmann, 小長谷研)
https://doi.org/10.1273/cbij.18.96
全原子DNAオリガミモデリング (我妻竜三, 小長谷研）
https://doi.org/10.1273/cbij.18.96
VR全原子DNAオリガミシミュレーション （Gregory Gutmann, 我妻竜三, 小長谷研）
https://doi.org/10.11370/isj.57.647
星形微小管blenderモデル
(上野豊, 産総研）
https://doi.org/10.3390/mi11090844
世界初！DNAオリガミを融合した分子人工筋肉を開発
― ナノからマクロスケールまで広範に適応する再生可能なソフトアクチュエーターとして期待 ―
（東工大ニュース, 2019.05.08)
本研究では、バイオテクノロジーにより合成されるモータータンパク質とDNAナノテクノロジーにより合成されるDNAナノ構造体（DNAオリガミ）を組み合わせることで、自在にサイズを制御可能な分子人工筋肉の開発に成功しました。これにより、化学エネルギーで駆動するミリメートルからセンチメートルサイズの動力システムが実現し、将来的には医療用マイクロロボットや昆虫型ドローンなどの動力源として期待されます。
生体分子モーターで動く人工筋肉、光で自在に作製可能
生体分子モーターで動く人工筋肉、光で自在に作製可能
― マイクロ・ソフトロボットの３Ｄプリントの実現に期待 ―
(JAISTニュース, 2021.04.20)
本研究では、生体の運動素子であるモータータンパク質分子を数ミリメートル以上の組織に構築することにより、生物の筋肉に似た機能・性質を持つ人工筋肉の製造を可能とした。特に光照射により人工筋肉の形成を開始可能なことから、たとえば光造形型の３Ｄプリンタに組み込めば人工筋肉の光造形などが可能になることが将来期待でき、生体材料で駆動するマイクロロボットやソフトロボットの３Ｄプリント技術の基盤技術となる可能性が高い。
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