호쿠리쿠 첨단과학기술대학원대학의 히라츠카 유이치준 교수들의 연구그룹은 기후대학, 오사카대학과의 공동연구로 근육과 같은 수축성 섬유(인공근육)를 광조사한 장소에 자유자재로 형성 시키는 것에 성공했다.
생물의 엔진 "근육"은 모터 단백질이라고 불리는 생체 분자 모터로 구성됩니다.생물의 에너지원을 이용하여 높은 효율로 역학적 일을 하는 것으로부터 산업 응용이 기대되고 있지만, 근육 세포의 안정성·보존성이나 기술적인 문제가 있어 실용화되어 있지 않다.또한, 근육 조직의 구성 분자는 거의 동정되었지만, 그 분자로부터 근육을 재구성하는 기술은 불분명했다.
이번 연구 그룹은 생체 내 수축성 섬유의 형성 과정에 착상을 얻어 인공 근육을 자유자재로 형성시키는 분자 시스템을 개발.모터 단백질의 일종인 키네신을 필라멘트 형태로 개조하고, 미세관(수송용 레일의 역할을 하는 단백질)과 혼합함으로써 자기 조직적으로 인공 근육을 형성시켰다.또한, 광 조사에 의해 모터 분자의 필라멘트화를 개시하고, 조사 부위에만 인공 근육을 형성할 수 있었다.이 인공 근육을 크기 수 밀리미터의 기계 구조 내에 형성시켜 미소 기계의 구동에 성공했다.
연구에서는 생체의 운동소자인 모터 단백질 분자를 수 밀리미터 이상의 조직에 구축하여 생물의 근육과 유사한 기능·성질을 가진 인공 근육의 제조를 가능하게 했다.특히 광조사에 의해 인공근육의 형성을 개시할 수 있기 때문에, 예를 들면 광조형형의 3D 프린터에 편입하면 인공근육의 광조형이 가능해진다.향후 생체 재료로 구동하는 마이크로 로봇이나 소프트 로봇의 3D 프린트 기술의 기반 기술이 될 수 있기 때문에 로봇에의 실장을 위한 과제를 극복해 나갈 예정이다.
논문 정보:【Nature Materials】A printable active network actuator built from an engineered biomolecular motor
