2025/11/23 更新

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ハマダ　ショウゴ
濵田　省吾
HAMADA SHOGO
所属
情報理工学院 助教
職名
助教
ホームページ
https://www.nanoeng.net
外部リンク

学位

  • 博士（工学） （ 2011年3月   東京工業大学 ）

研究キーワード

  • 分子ロボティクス

  • バイオロボティクス

  • DNA Nanoengineering

  • DNA Nanotechnology

  • DNAナノエンジニアリング

  • DNAナノテクノロジー

  • DNAハイドロゲル

  • Molecular Robotics

  • ナノロボティクス

研究分野

  • 情報通信 / 知能ロボティクス

  • 情報通信 / 生命、健康、医療情報学

  • ナノテク・材料 / ナノバイオサイエンス

  • ナノテク・材料 / 高分子材料

  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 制御、システム工学

経歴

  • CBI研究機構 生体分子デザイン研究所   所長

    2024年8月 - 現在

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  • 東京工業大学   情報理工学院   テニュアトラック助教

    2024年4月 - 現在

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  • 東京工業大学   情報理工学院   助教

    2023年7月 - 2024年3月

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  • 東北大学   大学院工学研究科 ロボティクス専攻   特任講師（研究）

    2021年1月 - 2023年6月

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  • Cornell University   Dept. of Biological and Environmental Engineering   Lecturer

    2018年1月 - 2020年12月

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    国名：アメリカ合衆国

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  • Cornell University   Dept. of Biological and Environmental Engineering   Research Associate

    2016年5月 - 2020年12月

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    国名：アメリカ合衆国

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  • Cornell University   Kavli Institute at Cornell for Nanoscale Science   Kavli Postdoctoral Fellow

    2013年4月 - 2016年4月

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  • 東北大学 大学院工学研究科 バイオロボティクス専攻 ロボティクス講座 分子ロボティクス分野   助教

    2011年4月 - 2013年3月

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委員歴

  • 文部科学省 科学技術・学術政策研究所   科学技術専門家ネットワーク・専門調査員  

    2025年6月 - 2026年3月   

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    団体区分：政府

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  • 分子ロボティクス研究会   代議員  

    2025年4月 - 2027年3月   

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    団体区分：学協会

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  • CBI研究機構 生体分子デザイン研究所   所長  

    2024年8月 - 現在   

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    団体区分：学協会

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論文

  • スライム型分子ロボットとその応用 招待

    浜田 省吾

    電子情報通信学会誌   108 ( 11 )   1078 - 1085   2025年11月

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

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  • Quasi-Phototaxis in Slime-Type Molecular Robots 査読

    Shogo Hamada, Sota Kumagai, Shin-ichiro M. Nomura, Satoshi Murata

    2025 International Conference on Manipulation, Automation and Robotics at Small Scales (MARSS)   1 - 6   2025年7月

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   出版者・発行元：IEEE  

    DOI： 10.1109/marss65887.2025.11072734

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  • [Preprint] Dynamic assembly of complex hierarchical DNA polymer networks by biomolecular active agents

    Farhana Afroze, Richard Archer, Mahammad Mustakim, Rakesh Das, Arif Md. Rashedul Kabir, Yuuto Miura, Rubaya Rashid, Tetsuya Hiraiwa, Shin-ichiro M. Nomura, Shogo Hamada, Akira Kakugo

    ChemRxiv   2025年6月

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    担当区分：責任著者   出版者・発行元：American Chemical Society (ACS)  

    Active assembly of matter is a defining trait of living systems, enabling the creation of far-from-equilibrium materials essential for the functionality of life. This is achieved through energy-dissipative, multi-step processes facilitated by various biomolecular agents for chemical and mechanical assembly of matter. Replicating such assemblies synthetically on small scales remains a challenge. Here, we demonstrate a biomimetic approach to assembling microscale materials using active agents, bypassing typical thermodynamic and diffusive limitations. Specifically, we use two chemically fueled biomolecular agents—DNA polymerase and kinesin—to show a multi-step chemical synthesis and mechanical manipulation process resulting in a DNA biopolymer network with morphologies unattainable by self-assembly alone. DNA polymerase generates DNA globules tethered to microtubules, which then form a fibrous 2D network when driven by kinesin-powered motion. This fibrous morphology results from the interplay between DNA-DNA attraction and propulsion forces from gliding microtubules within kinesin-coated microfluidic cells. Experimental and simulated data confirm that molecular motor activity is essential to this process. Furthermore, we investigate how varying DNA polymerase exposure time and microtubule density affects network formation. This work offers a pathway toward bottom-up fabrication of complex and dynamic microscale materials using active agents, mimicking the sophisticated assembly strategies of living systems.

    DOI： 10.26434/chemrxiv-2025-v85sb

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  • 生体分子デザイン研究所が目指す多角的分野支援 招待

    浜田省吾

    CBI学会誌   13 ( 2 )   7 - 9   2025年6月

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    担当区分：筆頭著者,　最終著者,　責任著者  

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  • スライム型分子ロボット 査読

    浜田 省吾, 平塚 祐一

    ファルマシア   61 ( 4 )   314 - 318   2025年4月

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者  

    DOI： 10.14894/faruawpsj.61.4_314

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  • Micrometer‐Sized Liposome‐Based Systems: A Hierarchical Breakdown 査読

    Shogo Hamada, Hironori Sugiyama, Yiting Zhang, Shoji Iwabuchi, Soichiro Hiroi, Toshiki Maruyama, Yuktesh Balaji, Sota Kumagai, Satoshi Murata, Taro Toyota

    ChemSystemsChem   2025年1月

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Wiley  

    Liposomes have attracted attention as a compartment for various synthetic biomolecular systems, including artificialcells and drug delivery carriers. Notably, micrometer‐sized liposomes (MSLs) have emerged as a key platform for engineering de novo biomolecular systems, extending beyond their role as model compartments in scientific research. However, there is still a lack of reviews on MSLs from the perspective of artificial systems across various disciplines frombasic sciences to applied sciences and to engineering. In this review, we aim to fill this gap by providing a hierarchicalbreakdown that offers a systematic overview of MSL design and experimental methods. Primarily targeted at readersnew to the field, our review presents a unified description of MSL‐based functional systems and guidance on experimental details such as lipid composition and preparation methods. Our approach seeks to present a consolidated perspective of functionalized liposomes as an artificial system, contributing to advancements across various disciplines.

    DOI： 10.1002/syst.202400074

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  • [Preprint] Transmembrane DNA Sequence Signaling via Hybridization

    Kai Yoshida, Keita Abe, Yusuke Sato, Ibuki Kawamata, Richard James Archer, Hideaki T. Matsubayashi, Shogo Hamada, Satoshi Murata, Shin-ichiro Nomura

    ChemRxiv   2024年7月

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    出版者・発行元：American Chemical Society (ACS)  

    This study explored a novel transmembrane signaling mechanism using DNA hybridization to facilitate molecular communication across lipid membranes. We designed a system where single-stranded DNA (ssDNA) with cholesterol groups, termed “Driver,” anchors to giant unilamellar vesicles (GUVs). The Driver hybridizes with a complementary ssDNA, “Packet,” carrying signaling sequences. This hybridization enables the transport of DNA sequences across the lipid membrane, triggering internal fluorescence signaling. We demonstrated that this system, named “Chabashira,” effectively facilitates DNA sequence transfer and information processing within GUVs. Our findings suggest potential applications in artificial molecular systems and DNA-based information processing, highlighting the capability for complex and compartmentalized molecular communication.

    DOI： 10.26434/chemrxiv-2024-571kp

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  • Development of DNA Gel Robots with “Artificial” Metabolism 査読

    Shogo HAMADA

    Seibutsu Butsuri   64 ( 1 )   17 - 20   2024年

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Biophysical Society of Japan  

    DOI： 10.2142/biophys.64.17

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  • Scalable Synthesis of Planar Macroscopic Lipid-Based Multi-Compartment Structures. 査読 国際誌

    Richard J Archer, Shogo Hamada, Ryo Shimizu, Shin-Ichiro M Nomura

    Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids   2023年3月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    As life evolved, the path from simple single cell organisms to multicellular enabled increasingly complex functionalities. The spatial separation of reactions at the micron scale achieved by cellular structures allowed diverse and scalable implementation in biomolecular systems. Mimicking such spatially separated domains in a scalable approach could open a route to creating synthetic cell-like structured systems. Here, we report a facile and scalable method to create multicellular-like, multi-compartment (MC) structures. Aqueous droplet-based compartments ranging from 50 to 400 μm were stabilized and connected together by hydrophobic layers composed of phospholipids and an emulsifier. Planar centimeter-scale MC structures were formed by droplet deposition on a water interface. Further, the resulting macroscopic shapes were shown to be achieved by spatially controlled deposition. To demonstrate configurability and potential versatility, MC assemblies of both homogeneous and mixed compartment types were shown. Notably, magnetically heterogeneous systems were achieved by the inclusion of magnetic nanoparticles in defined sections. Such structures demonstrated actuated motion with structurally imparted directionality. These novel and functionalized structures exemplify a route toward future applications including compartmentally assembled "multicellular" molecular robots.

    DOI： 10.1021/acs.langmuir.2c02859

    PubMed

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  • Interfacing DNA hydrogels with ceramics for biofunctional architectural materials 査読

    Yehudah A. Pardo, Kenneth G. Yancey, David S. Rosenwasser, David M. Bassen, Jonathan T. Butcher, Jenny E. Sabin, Minglin Ma, Shogo Hamada, Dan Luo

    Materials Today   53   98 - 105   2022年3月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Elsevier {BV}  

    DOI： 10.1016/j.mattod.2021.10.029

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  • Molecular Robotics 査読

    Shogo Hamada

    Encyclopedia of Robotics   1 - 17   2021年2月

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    掲載種別：論文集(書籍)内論文   出版者・発行元：Springer  

    DOI： 10.1007/978-3-642-41610-1_189-1

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  • DNA-based engineering system for improving human and environmental health: Identification, detection, and treatment 査読

    Renkuan Liao, Feng Zhao, Shogo Hamada, Peiling Yang, Huan Xu, Dan Luo, Dayong Yang

    NANO TODAY   35   2020年12月

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  • Enzyme-based fabrication of physical DNA hydrogels: new materials and applications 査読

    Shogo Hamada, Dan Luo

    POLYMER JOURNAL   52 ( 8 )   891 - 898   2020年8月

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  • Transformation of Biomass DNA into Biodegradable Materials from Gels to Plastics for Reducing Petrochemical Consumption 査読 国際誌

    Dong Wang, Jinhui Cui, Mingzhe Gan, Zhaohui Xue, Jing Wang, Peifeng Liu, Yue Hu, Yehudah Pardo, Shogo Hamada, Dayong Yang, Dan Luo

    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   142 ( 22 )   10114 - 10124   2020年6月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1021/jacs.0c02438

    Web of Science

    PubMed

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  • Three-dimensional nanoparticle assemblies with tunable plasmonics via a layer-by-layer process 査読

    Thomas L. Derrien, Shogo Hamada, Max Zhou, Detlef-M Smilgies, Dan Luo

    NANO TODAY   30   2020年2月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1016/j.nantod.2019.100823

    Web of Science

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  • Dynamic DNA material with emergent locomotion behavior powered by artificial metabolism 査読 国際誌

    Shogo Hamada, Kenneth Gene Yancey, Yehudah Pardo, Mingzhe Gan, Max Vanatta, Duo An, Yue Hu, Thomas L. Derrien, Roanna Ruiz, Peifeng Liu, Jenny Sabin, Dan Luo

    SCIENCE ROBOTICS   4 ( 29 )   2019年4月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1126/scirobotics.aaw3512

    Web of Science

    PubMed

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  • Reversible Gel-Sol Transition of a Photo-Responsive DNA Gel 査読 国際誌

    Daisuke Kandatsu, Keitel Cervantes-Salguero, Ibuki Kawamata, Shogo Hamada, Shin-ichiro M. Nomura, Kenzo Fujimoto, Satoshi Murata

    CHEMBIOCHEM   17 ( 12 )   1118 - 1121   2016年6月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1002/cbic.201600088

    Web of Science

    PubMed

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  • Self-replication of DNA rings 査読 国際誌

    Junghoon Kim, Junwye Lee, Shogo Hamada, Satoshi Murata, Sung Ha Park

    NATURE NANOTECHNOLOGY   10 ( 6 )   528 - U102   2015年6月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1038/NNANO.2015.87

    Web of Science

    PubMed

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  • Polymorphic Ring-Shaped Molecular Clusters Made of Shape-Variable Building Blocks 査読 国際誌

    Keitel Cervantes-Salguero, Shogo Hamada, Shin-ichiro M. Nomura, Satoshi Murata

    NANOMATERIALS   5 ( 1 )   208 - 217   2015年3月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.3390/nano5010208

    Web of Science

    PubMed

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  • DNA Materials: Bridging Nanotechnology and Biotechnology 査読 国際誌

    Dayong Yang, Mark R. Hartman, Thomas L. Derrien, Shogo Hamada, Duo An, Kenneth G. Yancey, Ru Cheng, Minglin Ma, Dan Luo

    ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH   47 ( 6 )   1902 - 1911   2014年6月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1021/ar5001082

    Web of Science

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  • NANOPARTICLE CRYSTALLIZATION DNA-bonded 'atoms' 査読 国際誌

    Shogo Hamada, Shawn J. Tan, Dan Luo

    NATURE MATERIALS   13 ( 2 )   121 - 122   2014年2月

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  • Quantitative analysis of molecular-level DNA crystal growth on a 2D surface 査読 国際誌

    Junwye Lee, Shogo Hamada, Si Un Hwang, Rashid Amin, Junyoung Son, Sreekantha Reddy Dugasani, Satoshi Murata, Sung Ha Park

    SCIENTIFIC REPORTS   3   2115 - 2115   2013年7月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1038/srep02115

    Web of Science

    PubMed

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  • Point-of-care nucleic acid detection using nanotechnology 査読 国際誌

    Mark R. Hartman, Roanna C. H. Ruiz, Shogo Hamada, Chuanying Xu, Kenneth G. Yancey, Yan Yu, Wei Han, Dan Luo

    NANOSCALE   5 ( 21 )   10141 - 10154   2013年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1039/c3nr04015a

    Web of Science

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  • 2P315 Self-assembly and reconfiguration of multiple-sized closed structures made of DNA origami units(28. Bioengineering,Poster)

    Cervantes Keitel, Hamada Shogo, Nomura Shin-ichiro, Murata Satoshi

    生物物理   53 ( 1 )   S211   2013年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI： 10.2142/biophys.53.S211_2

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  • 3P124 光応答性分子ロボット構築のためのDNAマイクロカプセルの設計と作製(05A.核酸:構造・物性,ポスター,日本生物物理学会年会第51回(2013年度))

    Tsuganezawa Yuichi, Morita Masamune, Hamada Shogo, Nomura Shin-ichiro M., Fujimoto Kenzo, Murata Satoshi, Takinoue Masahiro

    生物物理   53 ( 1 )   S232   2013年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI： 10.2142/biophys.53.S232_3

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  • Size-Controllable DNA Rings with Copper-Ion Modification 査読 国際誌

    Junwye Lee, Shogo Hamada, Rashid Amin, Sunho Kim, Atul Kulkarni, Taesung Kim, Yonghan Roh, Satoshi Murata, Sung Ha Park

    SMALL   8 ( 3 )   374 - 377   2012年2月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1002/smll.201101561

    Web of Science

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  • 3PT112 リポソームへのDNAリングの吸着(日本生物物理学会第50回年会(2012年度))

    Kumagai Yumiko, Hamada Shogo, Nomura Shin-ichiro, Murata Satoshi

    生物物理   52   S159   2012年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI： 10.2142/biophys.52.S159_4

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  • 3PT113 脂質二重膜上でのDNAナノ構造の基板上成長(日本生物物理学会第50回年会(2012年度))

    Kudo Shogo, Hamada Shogo, Nomura Shin-ichiro, Murata Satoshi

    生物物理   52   S159   2012年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI： 10.2142/biophys.52.S159_5

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  • 3PT109 Model for self-assembly of flexible DNA motifs using stacking interactions(The 50th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan)

    Cervantes-Salguero Keitel, Hamada Shogo, Murata Satoshi

    生物物理   52   S159   2012年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI： 10.2142/biophys.52.S159_1

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  • Theoretical model of substrate-assisted self-assembly of DNA nanostructures 査読

    Shogo Hamada, Satoshi Murata

    RSC ADVANCES   2 ( 19 )   7406 - 7412   2012年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1039/c2ra20764h

    Web of Science

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  • 1PT227 細胞膜上の分子ロボットの作成に向けて(日本生物物理学会第50回年会(2012年度))

    Sato Yusuke, Fujiwara Kei, Hamada Shogo, Murata Satoshi, Nomura Sin-ichiro

    生物物理   52   S107   2012年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：一般社団法人 日本生物物理学会  

    DOI： 10.2142/biophys.52.S107_2

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  • A Crystal Growth Approach for DNA Nano-Structure Formation 査読

    Hitoshi Miura, Yuya Ueno, Shogo Hamada, Satoshi Murata, Katsuo Tsukamoto

    ACTA CRYSTALLOGRAPHICA A-FOUNDATION AND ADVANCES   67   C537 - C537   2011年

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  • Algorithmic Self-assembly of Single-duplex DNA Nanostructures 査読

    Shogo Hamada, Satoshi Murata

    INTERNATIONAL JOURNAL OF UNCONVENTIONAL COMPUTING   7 ( 1-2 )   25 - 37   2011年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    Web of Science

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  • Construction of a genetic AND gate under a new standard for assembly of genetic parts 査読 国際誌

    Shotaro Ayukawa, Akio Kobayashi, Yusaku Nakashima, Hidemasa Takagi, Shogo Hamada, Masahiko Uchiyama, Katsuyuki Yugi, Satoshi Murata, Yasubumi Sakakibara, Masami Hagiya, Masayuki Yamamura, Daisuke Kiga

    BMC GENOMICS   11   S16   2010年12月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1186/1471-2164-11-S4-S16

    Web of Science

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  • DNAタイル 査読

    村田 智, 浜田 省吾

    日本ロボット学会誌   28 ( 10 )   1158 - 1161   2010年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：The Robotics Society of Japan  

    DOI： 10.7210/jrsj.28.1158

    CiNii Books

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    その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00361732305?from=CiNii

  • Extending the Geometrical Design of DNA Nanostructures 査読

    Shogo Hamada, Satoshi Murata

    NATURAL COMPUTING   2   157 - 164   2010年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    Web of Science

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  • Substrate-Assisted Assembly of Interconnected Single-Duplex DNA Nanostructures 査読 国際誌

    Shogo Hamada, Satoshi Murata

    ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION   48 ( 37 )   6820 - 6823   2009年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1002/anie.200902662

    Web of Science

    PubMed

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  • SYANAC: SYnthetic biological Automaton for Noughts and Crosses 査読

    S. Ayukawa, A. Kobayashi, Y. Nakashima, H. Takagi, S. Hamada, M. Uchiyama, K. Yugi, S. Murata, Y. Sakakibara, M. Hagiya, M. Yamamura, D. Kiga

    IET Synthetic Biology   1 ( 1-2 )   64 - 67   2007年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1049/iet-stb:20070003

    Scopus

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書籍等出版物

  • 分子ロボティクス概論 : 分子のデザインでシステムをつくる

    分子ロボティクス研究会, 村田, 智（ 担当： 分担執筆）

    CBI学会  2019年  （ ISBN:9784990907648 ）

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    総ページ数：viii, 302p   記述言語：日本語  

    CiNii Books

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  • 現代化学 2016年8月号「さまざまなDNAナノ構造」

    （ 担当： 分担執筆）

    東京化学同人  2016年8月 

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  • DNA分子デザインのすべて : BIOMOD虎の巻

    分子ロボティクス研究会（ 担当： 分担執筆）

    情報計算化学生物学会  2016年  （ ISBN:9784990907679 ）

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    総ページ数：223p   記述言語：日本語  

    CiNii Books

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  • Opinions and Outlooks on Morphological Computation

    （ 担当： 分担執筆）

    2014年 

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  • DNAナノエンジニアリング

    近代科学社  2011年  （ ISBN:9784764904026 ）

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MISC

  • Molecular Robotics (web article)

    Shogo Hamada

    Springer (Robotics and Automation Campaign) https://www.springer.com/gp/campaign/robotics-automation/shogo-hamada   2021年10月

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    掲載種別：記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア）  

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講演・口頭発表等

  • Development of Functional DNA Nanofibers towards Cell Culture Applications

    Mihane KAWADA, Katsunori AIZAWA, Kureha SUZUKI, Hiromi NAKATA, Ryusei MATSUMOTO, Kazumasa OHTAKE, Taku MATSUSHITA, Seiichi ISHIDA, Daisuke KIGA, Tomoaki MATSUURA, Akihiko KONAGAYA, Shin-ichiro M. NOMURA, Shogo HAMADA

    CBI学会2025年大会  2025年10月 

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    開催年月日： 2025年10月

    会議種別：口頭発表（一般）  

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  • CBI研究機構 生体分子デザイン研究所のご紹介

    浜田 省吾

    CBI学会2025年大会 CBI研究機構シンポジウム2025  2025年10月 

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    開催年月日： 2025年10月

    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • 基礎と応用の両輪で進む： スライム型分子ロボットを例として 招待

    浜田 省吾

    第8回分子ロボティクス年次大会  2025年3月 

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    開催年月日： 2025年3月

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  • Development and Applications of Functional DNA Hydrogels 招待

    Shogo Hamada

    12th Singapore International Chemistry Conference  2024年12月 

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    開催年月日： 2024年12月

    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • Mesoscale DNA-based Machines Powered by Artificial Metabolism 招待

    Shogo Hamada

    The 59th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan  2021年11月 

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    開催年月日： 2021年11月

    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • 人工代謝系で駆動するスライム型DNAマシンの開発 招待

    浜田省吾

    「細胞を創る」研究会14.0  2021年11月 

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    開催年月日： 2021年11月

    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • Towards "life-like"molecular robotics 招待

    Shogo Hamada

    ACSE Research Seminar  2021年11月 

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    会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • DNAハイドロゲルとその応用：分子ロボットから診断，機能性材料へ 招待

    浜田 省吾

    第３回 エルゴチオネイン・セレノネイン研究会  2022年12月 

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    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • 「スライム型分子ロボット」 プロトタイプから材料・診断応用へ 招待

    浜田 省吾

    第7回分子ロボット倫理研究会医療系研究開発WG  2022年11月 

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  • ここまできた！分子ロボット - 最新応用事例のご紹介 招待

    浜田 省吾

    分子ロボットと循環農工業：持続可能な未来を目指して（CBI学会市民講座）  2022年10月 

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    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • DNAゲル分子ロボットの今と循環共生圏農工業への貢献可能性 招待

    浜田 省吾

    循環共生圏研究推進体オンラインワークショップ  2022年7月 

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  • スライム型分子ロボットとその医療応用への展望 招待

    浜田省吾

    CBI学会2024年大会: 分子ロボット倫理シンポジウム「分子ロボット創薬への期待と現実とのギャップの解消に向けて」  2024年10月 

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    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • Development and applications of slime-type molecular robots with artificial metabolism 招待

    Shogo Hamada

    Synthetic Biology based on Informatics and Experimental approaches  2024年9月 

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    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • 生体模倣システム創製へ向けた分子ロボティクスの応用 招待

    浜田省吾

    QST生体模倣システム創製研究アライアンス会議勉強会  2024年3月 

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  • 代謝するDNAハイドロゲルによるインテリジェント人工細胞外マトリックスの開発 招待

    浜田省吾

    新化学技術推進協会 第12回研究奨励賞受賞講演  2023年8月 

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  • Extending the geometrical design of DNA nanostructures

    Fourth International Workshop on Natural Computing (IWNC09).  2009年9月 

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  • Macroscale DNA Structures toward Molecular Robotics. 招待

    The 3rd Molecular Robotics Workshop  2014年3月 

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  • Substrate-Assisted Self-Assembly of DNA Nanostructures. 招待

    1st DNA Nanotechnology Forum.  2012年12月 

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  • A Preliminary Study on Colloidal Crystallization of DNA Motifs. 招待

    9th Annual Conference Foundations of Nanoscience (FNANO12).  2012年4月 

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  • Theoretical Model of Substrate-Assisted Self-Assembly of DNA Motif.

    17th International Conference on DNA Computing and Molecular Programming.  2011年9月 

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  • Dawn of “life-like” molecular robotics 招待

    Springer Nature Applied Sciences Webinar  2021年5月 

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    会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  • Dynamic DNA-based machines powered by artificial metabolism. 招待

    International Conference on Manipulation, Automation and Robotics at Small Scales.  2019年7月 

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  • Creating a self-regeneratable material by DNA.

    5th Nano Today Conference.  2017年12月 

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  • DNA Hydrogel: towards realization of “slime-like” molecular robots. 招待

    Tokyo Tech Symposium "Towards the Next Stages of Robotics".  2015年1月 

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  • 「生きたロボット」の創りかた？！〜分子ロボティクスへの誘い〜 招待

    浜田省吾

    東京科学大学 工大祭 公開講義  2024年11月 

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    会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • Quasi-Phototaxis in Slime-Type Molecular Robots

    Shogo Hamada

    International Conference on Manipulation, Automation and Robotics at Small Scales (MARSS)  2025年7月 

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    会議種別：口頭発表（一般）  

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  • DNAは未来の材料？！医療応用から分子ロボットまで，生体分子デザインが切り開く未来 招待

    浜田省吾

    国際科学技術財団  2025年8月 

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    会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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産業財産権

  • 機能性構造体およびその製造方法

    佐藤佑介, 富永大智, 浜田省吾

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    出願番号：特願2025-036261 

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  • 核酸構造体及びその核酸構造体を用いた核酸構造物

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    出願番号：特願2008-012050 

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  • SYSTEM AND METHODS FOR GENERATING DYNAMIC MATERIALS HAVING ARTIFICIAL METABOLISM

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    出願番号：PCT/US2020/026680 

    公開番号：特開WO/2020/206326  公開日：2020年8月

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Works（作品等）

  • Polybrick (Mutations / Créations, Centre Pompidou, Paris, France)

    Jenny Sabin, Dan Luo, Shogo Hamada

    2017年3月 - 2017年6月

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    作品分類：芸術活動  

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 飛行型分子ロボットによるスマート農薬の開発

    2025年4月 - 2026年3月

    平成記念研究助成 

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    担当区分：研究代表者 

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  • DNAマイクロゲルプラットホームによる多成分ハイブリッド材料創成

    研究課題/領域番号：24H01122  2024年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  学術変革領域研究(A)

    濱田 省吾

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：9620000円 （ 直接経費：7400000円 、 間接経費：2220000円 ）

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  • ハイブリッドDNAファイバーによるプログラマブル材料工学の開拓

    研究課題/領域番号：JPMJPR23Q7  2023年10月 - 2027年3月

    科学技術振興機構  戦略的な研究開発の推進 戦略的創造研究推進事業 さきがけ 

    濱田 省吾

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    担当区分：研究代表者 

    プログラマブル材料工学の基盤となる、汎用性のある各技術を理論と実験の融合で確立します。シンプルなバルク材料「ハイブリッド DNA ファイバー」を開発、複合材料化により新たな物性・機能性を実現します。データ駆動型の探索的設計手法を導入することで、配列情報も含めた各種パラメータを一元化して設計します。例として、スパイダーシルクを模倣した物性や動的プログラム性の実装を目標としています。

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    J-GLOBAL

  • DNAと微小管による動的ネットワーク材料システムの構築

    2023年7月

    双葉電子記念財団  自然科学研究助成 

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  • 代謝するDNAハイドロゲルによるインテリジェント人工細胞外マトリックスの開発

    2023年7月

    新化学技術推進協会  第12回新化学技術研究奨励賞 

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    担当区分：研究代表者 

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  • 進化により探索するハイブリッド材料創製システムの構築

    研究課題/領域番号：22H05396  2022年6月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 学術変革領域研究(A)  学術変革領域研究(A)

    濱田 省吾

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：9880000円 （ 直接経費：7600000円 、 間接経費：2280000円 ）

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  • 人工代謝系による反応型分子ロボティクスの創成

    研究課題/領域番号：22K12239  2022年4月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    濱田 省吾

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    配分額：3900000円 （ 直接経費：3000000円 、 間接経費：900000円 ）

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  • DNA オリガミと人工代謝系の融合によるマルチプレックス核酸検出機構の開発

    2022年4月 - 2023年3月

    理化学研究所・東北大学  理研-東北大科学技術ハブ共同研究プログラム 

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    担当区分：研究代表者 

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  • 核酸検出装置の開発

    2021年11月

    株式会社ダッシュマテリアルズ  共同研究・寄付金 

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    担当区分：研究代表者 

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  • 分子デバイス統合によるミニマル人工脳の構築とその社会的イノベーション

    研究課題/領域番号：20H05969  2020年11月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  学術変革領域研究(A)

    豊田 太郎, 村田 智, 東 俊一, 礒川 悌次郎, 田中 幹人, 濱田 省吾

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    担当区分：研究分担者 

    配分額：168350000円 （ 直接経費：129500000円 、 間接経費：38850000円 ）

    本研究課題は，「分子サイバネティクス」においてケミカルAIを実装できる実験システムおよび理論モデルを開発し，科学技術社会論からみた意義を探究し，責任のある科学・イノベーション（RRI）を実践する。
    （１）実験システムとして，ケミカルAIの基盤となるリポソームをマイクロ流体デバイス内で3個連結し，その動態を自動記録できる基盤技術の確立を研究目的としている．また，東北大学にインテグレーション拠点を構築する．本年度内に，３個のリポソームを隣接させるマイクロ流体デバイス内で，アクチュエータ人工細胞の形態変化を誘導する方法論を確立できた。また，その動態を自動記録し，遠隔操作可能なシステムのインターフェースを開発した。
    （２）理論モデルについては，感覚・回路・展開の機能をもつ3種のリポソームを特定の順序に並べた配列のモデル（SPAユニットと呼ぶ）を構築し，それをさらに多数結合して大規模な分子システムの学習能力の数理的検討を行うことを目標としている．本年度では，SPAユニットが結合することによる計算能について，独自に確立した木構造の計算アルゴリズムを拡張して計算能力を評価したり，ブラウン運動と代謝をカップリングさせた計算システムが計算万能性を有することを導いたりした。
    （３）科学技術社会論的研究では，「分子サイバネティクス」が最先端の化学技術におけるRRIのロールモデルの一つとなるための提言を行うことを研究目的としている．本年度では，Journalist-in-Residenceとして３名のジャーナリストが長期の取材を経て具体的な情報を発信し，メディアを通じて社会での受け止められ方を観測することを開始した。

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  • 構造化ゲルと化学反応場の協働による運動創発

    研究課題/領域番号：24104005  2012年6月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    萩谷 昌己, 村田 智, 浅沼 浩之, 菅原 研, 有村 隆志, 宮元 展義, 原 雄介, 濱田 省吾, 川又 生吹, 浜田 省吾

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    配分額：303810000円 （ 直接経費：233700000円 、 間接経費：70110000円 ）

    スライム型ロボットの研究では，分子ロボットの「スケールの拡大」を目指した．具体的には，高分子ゲルを反応場として，ミリメートル・オーダーの非均質な反応空間を生成し，その中でさまざまな分子デバイス群を動作させる．このコンセプトにより，最終的には，走性のような機能を目指している．得られた成果としては，分子デバイスのゲル内での反応/拡散の挙動の定量的な測定に基づいてそれを制御する方法，各種の新しいゲルアクチュエータの開発，ゾル・ゲル相転移を制御する方法，ゲルのセル空間上に定義された離散的な反応場をプログラムするためのゲルオートマトンと呼ばれる理論的枠組みなどがあげられる．

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  • 分子ロボティクスのための動的DNAナノ構造の設計および作製

    研究課題/領域番号：23800006  2011年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 研究活動スタート支援  研究活動スタート支援

    浜田 省吾

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    配分額：3250000円 （ 直接経費：2500000円 、 間接経費：750000円 ）

    DNA分子自体が持つ柔軟性を活かした複数種類の構造を設計,作製した.これらの構造は一本のDNA二重らせんを組み合わせることで作製され,設計上,状態遷移が可能な機構を実装できることが特徴である.構造変化を検証する前段階として,設計手法の確立,およびそれぞれの状態で形作られる理想的な構造を作製した.原子間力顕微鏡,および透過型電子顕微鏡でこれらの構造を観察することで,本設計手法の実用性を確かめた.

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  • ＤＮＡナノエンジニアリングによる分子ロボティクスの創成

    研究課題/領域番号：22220001  2010年4月 - 2015年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(S)  基盤研究(S)

    村田 智, 葛谷 明紀, 瀧ノ上 正浩, 関山 浩介, 野村 慎一郎, 藤本 健造, 竹内 昌治, 小林 聡, 川又 生吹, 森田 雅宗, 浜田 省吾

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    配分額：214110000円 （ 直接経費：164700000円 、 間接経費：49410000円 ）

    本研究では，DNAナノエンジニアリングのアプローチにより，部品となる分子ひとつひとつを設計し，それをシステムとして組み立てて，さまざまな環境の変化に対し自律的に応答することのできる分子機械システム，すなわち「分子ロボット」を構築する方法の基盤を確立することを目的として，(1) 分子デバイスを格納するためのコンパートメントの作製技術 (2) コンパートメントを介して分子入出力を行うインターフェースの実装技術 (3) 分子ロボット内部の反応を制御する技術および分子ロボット間の分子通信技術 (4) 分子通信による相互作用を通じて分子ロボット群が協調するためのルール設計技術,を開発する．

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  • 新規核酸基本構造単位を用いたナノ構造体作製及びそのデバイス応用

    研究課題/領域番号：09J08655  2009年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    浜田 省吾

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    配分額：2100000円 （ 直接経費：2100000円 ）

    昨年度(T-motifを利用した大規模構造作製技術の考案,複数種類の構造作製,アルゴリズミック・セルフアセンブリへの拡張)に引き続き,本年度はT-motifを利用した複合ナノデバイス作製のための技術を開発した.具体的には,「基板上成長法」により大規模成長するT-motifアレイとDNAオリガミと呼ばれるアドレッシング可能な100nm四方程度の構造を組み合わせた,大規模ナノ構造の作製をおこなった.これにより,将来的には,複数の機能性粒子が必要な小規模な反応系についてはDNAオリガミ上で,一方で大規模な反応系についてはT-motif上でおこなうことができる.本技術は,それぞれを組み合わせた複合的なデバイスを作製するための基礎となる.
    また,これと並行して,基板上成長の自己集合と吸着を説明する理論の構築,およびこの理論を利用した例として,T-motif構造の構造形成に関する速度論シミュレーションをおこなった,理論は三段階からなる.第一段階は「自己集合」と「吸着」の現象に関し,前者はDNAのハイブリダイゼーションについてNearest-Neighbor法を用いることで,後者は基板-DNA間の相互作用についてDLVO理論を用いることで,それぞれの自由エネルギー変化を算出した.第二段階として,算出した自由エネルギー変化を熱力学平衡の式に導入し,それぞれの状態間の関係を明らかにした.第三段階として,第二段階で求めた平衡式から準静的状態における速度式を導出し,状態間の速度を算出した.これにより,それぞれの状態における時間的発展を任意の基板,イオン濃度や温度などで表現することができる.ここではその具体例としてリング構造の基板上成長シミュレーションを行ない,実験結果との定性的な一致をみたことで,理論の妥当性を確認した.この理論とシミュレーションは,今後さまざまな条件での基板上成長法の設計に重要な知見を与えるものである.

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担当経験のある科目（授業）

  • 非線形システム

    2025年 - 現在 機関名：東京科学大学

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  • システム制御

    2024年 - 現在 機関名：東京科学大学

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  • 生命システムデザイン

    2024年 - 現在 機関名：東京科学大学

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  • システムの数理科学

    2024年 - 現在 機関名：東京科学大学

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  • 分子ロボティクス基礎（分担）

    2021年4月 - 2023年 機関名：東北大学

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  • Individual Study in Biological and Environmental Engineering (BEE 4970)

    2019年 - 2020年 機関名：Cornell University

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  • Biorobotics (BEE 4570)

    2018年1月 - 2020年12月 機関名：Cornell University

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  • 機械知能・航空実験I（分担）

    2012年 - 2013年 機関名：東北大学

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  • 機械知能・航空実験II（分担）

    2011年 - 2013年 機関名：東北大学

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  • 基礎ゼミ（分担）「分子工作入門」

    2011年 - 2012年 機関名：東北大学

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  • 分子ロボティクス基礎（分担）

    2011年 機関名：東北大学

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