分子ロボティクス（2025年8月調査）
発刊日
2025/12/15
体裁
B5 / 46頁
資料コード
R67200602
PDFサイズ
5.3MB
PDFの基本仕様
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※紙媒体で資料をご利用される場合は、書籍版とのセット購入をご検討ください。書籍版が無い【PDF商品のみ】取り扱いの調査資料もございますので、何卒ご了承ください。
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カテゴリ
調査資料詳細データ
調査概要
本調査レポートは、 定期刊行物 Yano E plus 2025年9月号 に掲載されたものです。
リサーチ内容
～ナノスケールでの精密操作に基づく分子レベルの自律的な機能制御により、
材料合成や医療分野における革新的なアプローチを提供～
1．分子ロボティクスとは
2．分子ロボティクスの際立った技術
2-1．DNAナノテクノロジー
2-2．分子モーター・アクチュエーター
2-3．分子論理回路と情報処理機構
3．分子ロボティクスが展開される分野
3-1．医療・バイオテクノロジー分野
3-2．ナノマニュファクチャリング分野
3-3．環境センシング・モニタリング分野
3-4．情報処理・知能材料分野
4．分子ロボティクスに関する市場規模予測
【図・表1．分子ロボティクスの国内およびWW市場規模予測
（金額：2025-2030年予測）】
【図・表2．分子ロボティクスの分野別WW市場規模予測
（金額：2025-2030年予測）】
5．分子ロボティクスに関連する企業・研究機関の取組動向
5-1．学校法人関西大学
(1)分子ロボティクス研究の進化と到達点
①0th Generation：Molecular Spider（分子スパイダー）
②1st Generation：Amoeba Robots（アメーバ型ロボット）
③2nd Generation：Slime Robots（スライム型ロボット）
④3rd Generation：Multi-cellular Robots（多細胞型ロボット）
⑤4th Generation：Hybrid Molecular Robots（ハイブリッド分子ロボット）
【図1．分子ロボティクスの進化シナリオ】
(2) DNAを足場とした光エネルギー伝送路の開発
①DNAを足場とした生物発光共鳴エネルギー移動（BRET）システムの開発
【図2．BRETシステムの比較。従来のシステム(左)とDNAを足場として
発光タンパク質の近傍に蛍光色素を配置した新開発システムdsBRET (右)】
②DNAに固定した発光タンパク質を分子内単分子励起光源とするエネルギー伝送系の構築
【図3．dsBRETシステム。青(上)、緑(中)、赤(下)の発色が伝達される】
③dsBRETシステムのディスプレイデバイスへの応用
【図4．マルチカラーdsBRETシステムの例】
5-2．国立大学法人九州工業大学
(1)分子スケールでの学習機構の実装
(2)回路設計：古典的条件付けの再現および応答の可塑性・忘却機構
【図5．条件反射回路 [1]】
(3)実験的検証と今後の展開
5-3．国立大学法人群馬大学
【図6．人工細胞の構築】
【図7．細胞膜におけるリン脂質の非対称分布】
【図8．非対称膜リポソームを利用したタンパク質輸送】
【図9．リン脂質ーオレオシン非対称膜小胞の形成】
【図10．リン脂質ーオレオシン非対称膜小胞の分裂モデル】
5-4．学校法人慶應義塾大学
(1)遺伝子回路の数理モデル化
【図11．遺伝子の転写・翻訳機構を用いた細胞内のAND演算回路】
【図12．遺伝子負帰還回路を用いた振動子の例 [1]】
(2)分子通信システムの制御
【図13．複数のナノロボットが分子通信チャネルを介して相互に通信する
マルチエージェント分子通信システムの概念図】
(3)マイクロ流体プラットフォーム
【図14．HILシミュレーション用マイクロ流体プラットフォーム [3]】
5-5．国立大学法人東京科学大学
(1)分子ロボティクスの設計原理
【図15．分子ロボティクスの背景と基本的な枠組み
https://link.springer.com/rwe/10.1007/978-3-642-41610-1_189-1】
(2) DNAハイドロゲル：分子構造設計されたソフトボディ
(3)人工代謝系という駆動原理：DASHの設計思想
【図16．「人工」代謝系DASH の概念図。(a)散逸的集合によるDASH パターン形成。
(b)酵素によるDNA 合成・分解反応。
(a)(b)2 つのサイクルをカップリングして得られる
(c)合成・集合による生成と散逸・分解による消失のプロセス。
論文[2]をもとに改変 Reproduced/modified from Hamada et al.,
Science Robotics, DOI:10.1126/scirobotics.aaw3512 (2019), AAAS.】
(4)マイクロ流体場における渦形成とパターン生成
【図17．同化プロセスの実装。(a）DNAの合成はRCA反応により、
(b)集合はマイクロ流体デバイス内での渦の発生を利用して行なわれる。
論文[2]をもとに改変 Reproduced/modified from Hamada et al.,
Science Robotics, DOI: 10.1126/scirobotics.aaw3512 (2019), AAAS.】
【図18．DASHによる構造生成（同化プロセス）。
論文[2]をもとに改変 Reproduced/modified from Hamada et al.,
Science Robotics, DOI: 10.1126/scirobotics.aaw3512 (2019), AAAS.】
(5)「スライム」のように動く「知的」マテリアル
【図19．スライム型分子ロボットの原型。(a）移動ビヘイビア。
(b）競争ビヘイビア。スケールバーは染色したDNAの蛍光強度を示す。
論文[2]をもとに改変 Reproduced/modified from Hamada et al.,
Science Robotics, DOI: 10.1126/scirobotics.aaw3512 (2019), AAAS.】
(6)技術と社会をつなぐ場
5-6．大学共同利用機関法人自然科学研究機構 分子科学研究所
(1)背景と課題
(2)研究のアプローチ
【図20．暗視野顕微鏡によるDNAナノ粒子モーターの軌跡観察実験の模式図 [1]】
(3)モーターの改良と成果
【図21．反応速度論と幾何学モデルに基づく1粒子トラッキング実験の
運動再現シミュレーション構成 [1]】
運動再現シミュレーション構成 [1]】
(4)今後の展望
6．分子ロボティクスに関する課題と将来展望
6-1．課題
(1)設計と制御の困難性
(2)信頼性・再現性の確保
(3)スケーラビリティと大量生産
(4)安全性・倫理的配慮
(5)他技術との統合課題
6-2．将来展望
(1)「生体模倣」から「超生体機能」へ
(2)創薬・医療分野における実装化
(3)分子インテリジェンスとAIの融合
(4)環境応答型マテリアルとの融合展開
(5)社会実装と制度整備の進展
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