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生体肺構造を組織工学的に模擬したハイブリッド人工肺に関する研究

Research Project

Project/Area Number 18650127
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Biomedical engineering/Biological material science
Research InstitutionTokyo Denki University

Principal Investigator

舟久保 昭夫  Tokyo Denki University, 理工学部, 教授 (00307670)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 矢口 俊之  東京電機大学, 理工学部, 助手 (70385483)
住倉 博仁  国立循環器病センター研究所, 先進医工学センター, リサーチフェロー (20433998)
福井 康裕  東京電機大学, 理工学部, 教授 (60112877)
福長 一義  杏林大学, 保健学部, 助教 (30366405)
Project Period (FY) 2006 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Fiscal Year 2008: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Keywordsハイブリッド人工肺 / 組織工学 / Scaffold / 3次元構築 / 電界制御 / 正常ヒト臍帯静脈内皮細胞 / 細胞挙動 / せん断応力 / 人工肺 / ハイブリッド / 人工臓器 / 細胞組込 / 細胞
Research Abstract

本研究では,長期使用可能な人工肺の開発を目指し,そのアプローチとして細胞を組み込んだ人工臓器(ハイブリッド人工臓器)の基礎技術開発を目的とした.本年度は,生体組織に類似した微細繊維構造を紡糸する有効的な方法であるエレクトロスピニング法を用い,複雑な形状を有する人工臓器に対し,均一に繊維性の細胞足場(Scaffold)を堆積させ,目的部位にScaffoldを堆積させるシステムの構築を行った.
Scaffold材料としてセグメント化ポリウレタンを使用し,任意に繊維の噴射方向を制御するため,電界の強さと繊維の噴射方向の関係を検討した.高分子溶液濃度14.5%,噴射距離15.0cm,印加電圧値7.0kVの条件下において,噴射距離間に様々な大きさの電界を加えることにより,噴射方向の制御が可能であり,目的部位へのScaffold構築が可能であった.また人工臓器表面に堆積したScaffoldは細胞外マトリックスに類似したナノからマイクロスケールの均一な繊維径を有していた.しかし,大気中の温度や湿度の影響から十分な再現性を得るには至らなかった.
次に実際の生体肺に掛かるせん断応力を考慮した上で評価用モデル肺を構築した.そして,その内面にScaffoldのコーティングを施し,正常ヒト臍帯静脈内皮細胞を播種させ,リアルタイムで細胞挙動の観察を行った.その結果,人工肺の流入口に掛かるせん断応力約10Paを加えても,Scaffoldの構造は変化せず,耐久性があることが実証された.また細胞の増殖能は静置培養と比較しても差が生じず,流動条件下でも十分に細胞が伸展,増殖することが確認された。
以上の検討により,組織工学と人工臓器の融合によるハイブリッド人工肺の実現に向けた基盤技術を形成することができ,in vivo評価にて,より詳細に検討していくことで長期使用可能な人工肺の開発が期待できると示唆された.

Report

(3 results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (37 results)

All 2009 2008 2007 2006

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (29 results)

  • [Journal Article] 繊維性基材の構造が細胞の移動距離に与える影響2008

    • Author(s)
      矢口 俊之
    • Journal Title

      ライフサポート Vol. 20, No. 4

      Pages: 3-8

    • NAID

      10029237655

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  • [Journal Article] 繊維性基材の構造が細胞の移動距離に与える影響2008

    • Author(s)
      矢口俊之, 野中一洋, 舟久保昭夫, 福井康裕
    • Journal Title

      ライフサポート学会論文誌 (掲載確定)(未定)

    • NAID

      10029237655

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      矢口後之, 渡部修一, 舟久保昭夫, 住倉博仁, 他
    • Journal Title

      日本人工臓器学会 Vol. 35・No. 2

      Pages: 124-124

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    • Journal Title

      第28回日本バイオマテリアル学会大会予稿集

      Pages: 190-190

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      Kazuhiro Nonaka, Toshiyuki Yaguchi, et al.
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      矢口俊之, 野中一洋, 岩渕惣一郎, 他
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      日本生体医工学会誌 生体医工学 Vol. 44

      Pages: 641-641

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    • Journal Title

      第3回生活支援工学系学会連合大会講演予稿集

      Pages: 81-81

    • NAID

      130001056490

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      内田 祐也
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      第37回人工心臓と補助循環懇話会
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      新潟県(湯沢温泉)
    • Year and Date
      2009-02-27
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      矢口 俊之
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      第46回日本人工臓器学会大会
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      東京都(六本木ヒルズ)
    • Year and Date
      2008-11-27
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      野中 一洋
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      第46回日本人工臓器学会大会
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      東京都(六本木ヒルズ)
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      2008-11-27
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      矢口 俊之
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      第6回生活支援工学系学会連合大会
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      山口県(山口大学・工学部)
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      2008-09-17
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      野中 一洋
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      第6回生活支援工学系学会連合大会
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      山口県(山口大学・工学部)
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      2008-09-17
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      Kazuhiro NONAKA
    • Organizer
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    • Place of Presentation
      San Francisco USA
    • Year and Date
      2008-06-19
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      Toshiyuki YAGUCHI
    • Organizer
      ASAIO 54th ANNUAL CONFERENCE
    • Place of Presentation
      San Francisco USA
    • Year and Date
      2008-06-19
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  • [Presentation] 培養循環状態がScaffold上の細胞接着性に与える影響に関する研究2008

    • Author(s)
      内田 祐也
    • Organizer
      第47回日本生体医工学会大会
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      兵庫県(神戸国際会議場)
    • Year and Date
      2008-05-10
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  • [Presentation] 細胞足場の形状が細胞の挙動へ与える影響とその評価手法に関する研究2008

    • Author(s)
      矢口 俊之
    • Organizer
      第47回日本生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      兵庫県(神戸国際会議場)
    • Year and Date
      2008-05-10
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  • [Presentation] 電界紡糸による微細繊維構造を有するScaffoldの立体構築に関する基礎検討2008

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      野中 一洋
    • Organizer
      第47回日本生体医工学会大会
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      兵庫県(神戸国際会議場)
    • Year and Date
      2008-05-08
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  • [Presentation] 繊維性Scaffoldにおける画像処理を用いた細胞実験評価方法に関する研究2008

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      矢口俊之, 舟久保昭夫, 野中一洋, 住倉博仁, 大越隆文, 福井康裕
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      第7回日本再生医療学会総会
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      愛知県名古屋市
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      矢口俊之, 舟久保昭夫, 野中一洋, 大越隆文, 野一色泰晴, 大越康晴, 住倉博仁, 福井康裕
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      第36回人工心臓と補助循環懇話会
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      新潟県南魚沼郡
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  • [Presentation] Scaffold形状と細胞挙動の関連性評価とその方法に関する研究2007

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      矢口俊之、舟久保昭夫、牧野雄太、野中一洋、住倉博仁、福井康裕
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      第29回日本バイオマテリアル学会大会
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      大阪府
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      第29回日本バイオマテリアル学会大会
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      大阪府
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      野中一洋、矢口俊之、内田祐也、舟久保昭夫、相原達也、牧野雄太、住倉博仁、福井康裕
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      第10回日本組織工学会
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      東京都
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  • [Presentation] 画像処理を用いた細胞追跡によるScaffoldの構造最適化手法に関する研究2007

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      牧野雄太、矢口俊之、舟久保昭夫、野中一洋、住倉博仁、福長一義、福井康裕
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      第45回日本人工臓器学会大会(第2回国際人工臓器学術大会)
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      大阪府
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  • [Presentation] The basic study of evaluation of scaffold influence cell behavior to application for artificial hybrid organs.2007

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      T. Yaguchi, A. Funakubo, K. Nonaka, Y. Makino, et. al.
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      The joint congress of the 45th Annual Meeting of the JSAO & the 2nd Meeting of the IFAO
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      Osaka, Japan
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  • [Presentation] IN VITRO EVALUATION OF FIBROUS SCAFFOLD USING AN ELECTROS PINNING TECHNIQUE2007

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      Kazuhiro Nonaka, Toshiyuki Yaguchi, Akio Funakubo, Yuta Makino, Tatsuya Aihara, Nirohito Sumikura, Yasuhiro Fukui
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      The joint congress of the 45th Annual Meeting of the JSAO & the 2nd Meeting of the IFAO
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      Osaka, Japan
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      Akinobu Komae, Kazuyoshi Fukunaga, Toshiyuki Yaguchi, Kazuhiro Nonaka, Hirohito Sumikura, Akio Funakubo, Yasuhiro Fukui
    • Organizer
      The joint congress of the 45th Annual Meeting of the JSAO & the 2nd Meeting of the IFAO
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      Osaka, Japan
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      Tatsuya Aihara, Toshiyuki Yaguchi, Akio Funakubo, Takafumi Okoshi, Kazuhiro Nonaka, Hirohito Sumikura, Yasuhiro Fukui
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      The joint congress of the 45th Annual Meeting of the JSAO & the 2nd Meeting of the IFAO
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      Osaka, Japan
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      矢口俊之、牧野雄太、舟久保昭夫、野中一洋、住倉博仁、福井康裕
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      茨城県
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      茨城県
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      野中一洋、矢口俊之、舟久保昭夫、相原達也、小前暁宣、牧野雄太、住倉博仁、福井康裕
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      茨城県
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      CICAGO, U.S.
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      CICAGO, U.S.
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  • [Presentation] SPU-Scaffoldによる人工心臓の血液接触面構造の構築2007

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      小前暁宣、福長一義、矢口俊之、住倉博仁、舟久保昭夫、福井康裕
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      第46回日本生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市
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      野中一洋、矢口俊之、舟久保昭夫、相原達也、住倉博仁、福井康裕
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      第46回日本生体医工学会大会
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      宮城県仙台市
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  • [Presentation] エレクトロスピニング法を用いた小口径人工血管の作製2007

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      相原達也、矢口俊之、舟久保昭夫、野中一洋、住倉博仁、大越隆文、福井康裕
    • Organizer
      第46回日本生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市
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  • [Presentation] 自動追跡プログラムによる細胞の挙動評価に関する研究2007

    • Author(s)
      牧野雄太、矢口俊之、舟久保昭夫、野中一洋、住倉博仁、福長一義、福井康裕
    • Organizer
      第46回日本生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市
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      2007 Annual Research Report

URL: 

Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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