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Shape-memory building for rapid construction of 3D artificial tissue

Research Project

Project/Area Number 18K14284
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 35020:Polymer materials-related
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Nakahata Masaki  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (40755641)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords再生医療 / 三次元組織構築 / ヒドロゲル / 自在変形 / 適時分解 / 分子間相互作用 / 形状記憶 / 三次元組織 / バイオマテリアル
Outline of Final Research Achievements

In this two-year research, we aimed to develop a new scaffold material for three-dimensional tissue construction: a hydrogel material capable of free deformation, shape memory and degradation after use in the presence of cells. In the first year, the material design of the hydrogel as a base material was carried out, and a shape memory material was successfully developed using sugar as a mild chemical stimulus. In the second year, we optimized the design of materials with free-deformability, cytocompatibility, and degradability. We also succeeded in culturing cells on the materials while free-deforming the material and degrading it after culturing cells under cytocompatible conditions. This allowed us to propose a new material design that would serve as a foundation for the construction of a three-dimensional structure using shape-morphing materials.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

再生医療・組織工学分野では、細胞を立体的に配置した三次元組織を構築するために、足場材料をできるだけ短時間で正確に造形し、適切なタイミングで分解することが求められる。現在の主流である積層造形法では造形に時間がかかり、サイズに制限があった。そこで本研究では、自在に変形し一時形状を固定可能な材料を用いて「折り紙」式に三次元組織を形成し、形成後に材料を分解することで三次元組織を得る「形状記憶造形」を提案し、そのための第一歩として基盤となる足場材料の開発に取り組んだ。これが実現すれば、生体外での人工臓器・組織構築法の新たな選択肢となり、社会に対する大きな波及効果が見込まれる。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Stimuli-responsive hydrogels as a model of the dynamic cellular microenvironment2020

    • Author(s)
      Motomu Tanaka, Masaki Nakahata, Philipp Linke, Stefan Kaufmann
    • Journal Title

      Polymer Journal

      Volume: - Issue: 8 Pages: 861-870

    • DOI

      10.1038/s41428-020-0353-6

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 糖により制御可能な自在変形ヒドロゲルの設計と細胞培養基材への応用2019

    • Author(s)
      中畑雅樹・前田純貴・武藤祐奈・田谷正仁・境慎司
    • Organizer
      第68回高分子討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 糖により制御可能な自在変形ヒドロゲルの設計と細胞培養基材への応用2019

    • Author(s)
      武藤祐奈・中畑雅樹・境慎司
    • Organizer
      化学工学会姫路大会2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 二種類の可逆的な架橋により形成された形状記憶ヒドロゲルの細胞培養基材への応用2018

    • Author(s)
      中畑雅樹, 前田純貴, 境慎司, 原田明, 田谷正仁
    • Organizer
      第67回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 分子間相互作用を利用した高分子材料の機能創発2018

    • Author(s)
      中畑雅樹
    • Organizer
      材料化学システム工学討論会2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 可逆的な分子間相互作用を利用したメカノバイオマテリアルの開発2018

    • Author(s)
      中畑雅樹, Marcel Hoerning, Philipp Linke, 山本暁久, Mariam Veschgini, Stefan Kaufmann, 高島義徳, 原田明, 田中求
    • Organizer
      第66回高分子討論会,
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 可逆的な分子間相互作用によりチューニング可能な材料上での細胞動態制御2018

    • Author(s)
      中畑雅樹, 境慎司, 田谷正仁, 高島義徳, 原田明, 田中求
    • Organizer
      化学工学会第50回秋季大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-02-19  

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