Mykoちゃん、Cたん


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まるで生きてるような“ナノモーター”☆

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2014.02.21|shiozawa

最近ではナノスケールでいろんなものが作られる時代になりまりましたが、

駆動系の基本であるモーターも最近はナノレベルで作り、動かせるようになってきているようです。

色々な種類があり、とっても面白いのでご紹介☆

超音波と磁力を組み合わせて細胞内を自由に動き回れる微小ナノモーターの製作に成功 2014年02月17日

 細胞内を自由自在に動き回れる自律推進型の極小モーターの製作にアメリカの研究チームが成功しました。

この実験の成功によって人間の体内を自由に移動させ癌細胞などに狙いを定めて投薬するドラッグデリバリーシステムの実現に大きく近づきそうです。

アメリカのペンシルバニア州立大学のトム・マローク博士とその研究チームは、超音波と磁力を使うことで細胞内を自由に移動できるナノモーター(超音波ナノモーター)の開発に成功しました。

何はさておき、超音波ナノモーターの動きが一発で理解できるムービー集は以下の通りです。

丸い細胞内で動き回っている金色の物体が超音波ナノモーター。

 

 

 

細胞内部でドリルのように回転するものや細胞の内壁をぐるぐる動き回るものや、じっとその場で待機するものなど、さまざまな動きが見られます。

 

  

引用:Gigazine

金とルテニウムをつないだ3umの極小棒に超音波と磁場をかけると自由自在に動かせる?!

まるで微生物のように機敏に動いており、実に不思議でなりません。

しかも連携して細胞を動かしている。

 

次も似たような原理で掃除機のような働きをする分子モーター

■米アルゴンヌ国立研究所、微小な物体をつかんだり運んだりで  2011年8月9日 

米アルゴンヌ国立研究所の Alexey Snezhko氏と Igor Aronson氏が、交流磁場をかけて動きの制御が可能な0.5mm径のマイクロロボットを開発したとのこと。

このロボット自体も、混じり合わない2種類の液体の間に挟み込まれたマイクロ径の強磁性粒子に交流磁場をかけることで自己組織化的に組み立てることができるそうです。

磁場がかかっていない時には、液体中の粒子はバラバラに漂っていますが、交流磁場を液体表面に対して垂直に印加すると、自己組織化によって粒子が集まり、トゲトゲのある円状のデバイスが形成されます。

 

 

研究チームは、花の名前にちなんでこのデバイスを「アスターズ」と名付けています。

アスターズはそのままでは動きませんが、第二の弱い磁場を表面に平行に印加すると、デバイスが泳ぎ始めます。これは、磁場によってアスターズの流体力学的な流れの対称性が破られるためであるといいます。

引用:SJNニュース

他も全く違った原理の分子モーターも色々あるようで、

例えば、こちらはDNAで作成した分子モーター。

■京大、分子モーターの進行をナノスケールで制御することに成功 2012/1/24

京都大学は1月23日、英オックスフォード大学と共同で、約100nmのDNA平面構造上に作成した経路で、DNAで作成した分子モーターの進行をナノスケールの精度で人為的にコントロールする技術を開発したと発表した。

京都大学物質-細胞統合システム拠点(iCeMS)・理学研究科の杉山弘教授、iCeMSの遠藤政幸准教授らの研究グループによるもので、成果は英科学誌「Nature Technology」オンライン版で、日本時間1月23日に掲載された。

image:京大、分子モーターの進行をナノスケールで制御することに成功 image:京大、分子モーターの進行をナノスケールで制御することに成功

分子の大きさの世界であるナノスケールで、分子を思った通りに並べて動かす技術は、化学分野だけでなく、生物や物理など科学全般に重要なテーマとなってきている。

DNAは4つの塩基がテープ状に配列された分子であり、塩基配列というプログラムに従って、2重らせんの形成を行う。

研究グループは、DNAの配列を設計することでさまざまな構造体を作成し、その上にさらに分子を思った通りに並べる技術を開発中だ。

この技術は「DNAオリガミ法」と呼ばれており、DNAから自己集合によってナノ構造体を作成する技術である。

この技術を使えば、1つひとつの分子を作成した構造上の好きな場所にナノメートル単位で正確に置くことが可能だ。

引用:マイナビニュース

 

さらにこちらは、 バクテリアの持っている鞭毛が極小のモーターのような原理で動いているとの事を説明した記事。

■クラッチを備えたバクテリアの鞭毛モーター

 

バクテリアはどのようにして鞭毛モーターを制御しているのでしょうか?

せっかくの高出力モーターも、自由にオン・オフできなければ、ただの暴走マシンになってしまいますね。

実は、鞭毛モーターを構成するタンパク質の「パーツ」に、車のクラッチ(動力のオン・オフを制御する)の機能を持つ1つのタンパク質が組み込まれているのです。

クラッチが入っている時は、回転するモータータンパク質が、鞭毛を構成するタンパク質であるフラジェリンに繋がっているので、鞭毛に回転運動が伝わってバクテリアは進むことができます。

一方、クラッチが切れている状態では、モータータンパク質と鞭毛を構成するフラジェリンの間に、「クラッチ」タンパク質が割って入る形になります。

モータータンパク質が回転していても鞭毛に回転運動が伝わらないので、バクテリアは進まずに止まっていることができます。

引用:すごい自然のショールーム

普段、私達が目にするような原理とはかけ貼られたような原理のモーターが色々とあり、とっても面白いです。

頭を柔らかくすれば、こんな方法で極小モーターが実現してしまうのかと。

今後の“ナノ”を超えて“ピコ”スケールのモーターができるかもしれません☆

ありがとうございます。

 

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