北陸先端科学技術大学院大学の平塚祐一准教授らの研究グループは、岐阜大学、大阪大学との共同研究で、筋肉のような収縮性のファイバー（人工筋肉）を、光照射した場所に自在に形成させることに成功した。
生物のエンジン「筋肉」は、モータータンパク質と呼ばれる生体分子モーターから構築されている。生物のエネルギー源を用いて高い効率で力学的仕事を行うことから、産業応用が期待されているが、筋肉細胞の安定性・保存性や技術的な問題があり実用化されていない。また、筋肉組織の構成分子はほぼ同定されているが、その分子から筋肉を再構築する技術は不明だった。
今回、研究グループは生体内の収縮性ファイバーの形成過程に着想を得て、人工筋肉を自在に形成させる分子システムを開発。モータータンパク質の一種であるキネシンをフィラメント状に改変し、微小管（輸送用のレールの役割をするタンパク質）と混ぜることで自己組織的に人工筋肉を形成させた。さらに、光照射によりモーター分子のフィラメント化を開始させ、照射部位のみに人工筋肉を形成できた。この人工筋肉を大きさ数ミリメートルの機械構造内に形成させて微小機械の駆動に成功した。
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し、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できるため、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が可能になる。今後、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り得るため、ロボットへの実装に向け課題を克服していくとしている。
論文情報：
【Nature Materials】A printable active network actuator built from an engineered biomolecular motor
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