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Reagent-free fabrication of functionalized cell culture substrates for biomedical applications

Research Project

Project/Area Number 18K18390
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 90120:Biomaterials-related
Research InstitutionNational Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology

Principal Investigator

Oyama Tomoko  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主任研究員(定常) (90717646)

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: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords生体材料 / 量子ビーム / 微細加工 / 機能化 / 足場 / ゲル / 医療・バイオデバイス / コラーゲン / 高分子改質
Outline of Final Research Achievements

Reagent-free functionalization and micro/nanofabrication methods of biomaterials were developed by controlling quantum-beam-induced chemical reactions. These methods were applied to collagen, which is the main constituent of extracellular matrix (ECM). Quantum-beam-induced crosslinking produced collagen hydrogels with precisely controlled elasticity and microtopography. The obtained hydrogels enabled investigating responses of cells to soft topographic cues such as those in vivo.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

細胞培養は生命現象の謎を解明したり、病気の原因や治療法を探ったりと、広く生命科学・医学を下支えする基盤技術である。しかし、既存のプラスチックやガラス製の培養ディッシュは生体内環境とはかけ離れており、より正確に細胞応答を調査・解明するためには、より生体内環境に近い培養基材を開発する必要がある。本研究では、細胞外マトリックス(ECM)の主要成分であるコラーゲンを、薬剤を一切使わずにゲル化させる量子ビーム架橋技術を開発した。ECMの硬さや形状といった特性も再現することができるこの技術によって、より生体内に近い培養環境を創出することが可能になった。

Report

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

    (14 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (4 results) (of which Overseas: 2 results)

  • [Journal Article] Development of Advanced Biodevices Using Quantum Beam Microfabrication Technology2020

    • Author(s)
      Oyama Tomoko G.、Kimura Atsushi、Nagasawa Naotsugu、Oyama Kotaro、Taguchi Mitsumasa
    • Journal Title

      Quantum Beam Science

      Volume: 4 Issue: 1 Pages: 14-14

    • DOI

      10.3390/qubs4010014

    • NAID

      40021775199

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Single-step fabrication of polydimethylsiloxane microwell arrays with long-lasting hydrophilic inner surfaces2018

    • Author(s)
      Gowa Oyama Tomoko、Barba Bin Jeremiah Duenas、Hosaka Yuji、Taguchi Mitsumasa
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 112 Issue: 21 Pages: 213704-213704

    • DOI

      10.1063/1.5025076

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Radiation-Crosslinked Collagen Hydrogels for Controlling Cell Function and Fate2020

    • Author(s)
      Tomoko G. Oyama, Kotaro Oyama, Atsushi Kimura, Mitsumasa Taguchi
    • Organizer
      The 8th Asia Pacific Symposium on Radiation Chemistry
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 量子ビーム架橋技術の先端医療用デバイスへの新展開2019

    • Author(s)
      田口光正、大山智子、木村敦、大山廣太郎
    • Organizer
      第56回アイソトープ・放射線研究発表会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 生体内環境を再現するコラーゲンゲルの開発2019

    • Author(s)
      大山智子、大山廣太郎、木村敦、田口光正
    • Organizer
      第3回がん三次元培養研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロ構造化ハイドロゲル上の線維芽細胞の移動運動の定量解析2019

    • Author(s)
      石田亮、大山智子、大山廣太郎、田口光正、三好洋美
    • Organizer
      日本機械学会 第30回バイオフロンティア講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Collagen Hydrogels with Variable Elasticity and Topography for Mimicking In Vivo Soft Topographical Cues2019

    • Author(s)
      Tomoko G. Oyama, K. Oyama, A. Kimura, M. Taguchi
    • Organizer
      3rd International Symposium on Nanoarchitectonics for Mechanobiology
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 量子ビーム架橋技術を駆使した「細胞を操る」機能性培養基材の創出2019

    • Author(s)
      大山智子
    • Organizer
      高分子学会精密ネットワークポリマー研究会 第12回若手シンポジウム
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 細胞を操るタンパク質ゲル足場の開発2018

    • Author(s)
      大山智子
    • Organizer
      第17回放射線プロセスシンポジウム
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Invited
  • [Remarks]

    • URL

      https://www.qst.go.jp/site/biocompatible-materials-j/

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 細胞培養用ハイドロゲル、ゲルキット、細胞培養物の製造方法、及び細胞培養用ハイドロゲルの製造方法2019

    • Inventor(s)
      田口光正、大山智子、木村敦、大山廣太郎、他
    • Industrial Property Rights Holder
      量子科学技術研究開発機構
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 接合体とその接合方法及びマイクロ流体デバイスとその製造方法2019

    • Inventor(s)
      大山智子、田口光正、他
    • Industrial Property Rights Holder
      量子科学技術研究開発機構、フコク物産(株)
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2019
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 細胞培養用ハイドロゲル、細胞培養物の製造方法、細胞培養用ハイドロゲルの製造方法2018

    • Inventor(s)
      田口光正、大山智子、木村敦、大山廣太郎、他
    • Industrial Property Rights Holder
      量子科学技術研究開発機構
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 試験用基材、及び試験用基材の製造方法2018

    • Inventor(s)
      大山智子、他
    • Industrial Property Rights Holder
      量子科学技術研究開発機構、岩崎電気(株)
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Overseas

URL: 

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

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