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Observation of cellulose hydrogel during cell culture and decaying wood by MR microcopy

Research Project

Project/Area Number 19H03018
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 40020:Wood science-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Wada Masahisa  京都大学, 農学研究科, 教授 (40270897)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉田 誠  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (30447510)
久住 亮介  京都大学, 農学研究科, 助教 (70546530)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2019: ¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000)
KeywordsMRマイクロスコピー / セルロースヒドロゲル / 腐朽木材 / X線CT / MRI / 固体NMR / グルカン / あて材 / テーダマツ / 木材腐朽
Outline of Research at the Start

核磁気共鳴画像(MRI)法は水を含む試料の非破壊での内部構造観察に適している。本研究では、MRI法(MRマイクロスコピー)をセルロース系材料や木質系材料に適用し、観察手法の確立を目指す。具体的には、細胞培養中の三次元足場材料としてのセルロースヒドロゲルと腐朽木材を観察対象とし、細胞成長や分化の程度と腐朽の程度の評価方法を確立し、既存のそれぞれの評価方法との相関を明らかにすることを目指す。

Outline of Final Research Achievements

In this study, a magnetic resonance imaging (MRI) system was constructed based on a superconducting magnet and a spectrometer for nuclear magnetic resonance spectroscopy. In cellulose hydrogel, an imaging method that reflects differences in relaxation time of the medium was established. In wood, differences in tissue structure could be observed in the water-saturated state, and the relationship between the mean brightness value of images and moisture content was clarified, enabling the estimation of moisture content in wood above the fiber saturation point. We also succeeded in imaging of decayed wood and found the possibility of evaluating the progress of decay by combining it with the X-ray computed tomography method.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

非破壊、非侵襲で試料内部の構造を観察する手法にMRI法がある。本研究では、自作した高磁場MRIシステムを用いて、セルロースヒドロゲルや木材の内部構造を観察可能にした。このシステムは観察対象を限定しないので、さまざまな生物材料へ適応可能である。また、木材では、高含水率状態で腐朽が進行しやすいことが知られている。本研究は、MRI法により、これまで困難であった高含水率状態の含水率の非破壊推定、腐朽木材の観察を可能にしたものであり、木質科学、セルロース科学、木材保存学の発展に寄与する。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Cellulose fiber biodegradation in natural waters: river water, brackish water, and seawater2022

    • Author(s)
      Nagamine Ryo、Kobayashi Kayoko、Kusumi Ryosuke、Wada Masahisa
    • Journal Title

      Cellulose

      Volume: 29 Issue: 5 Pages: 2917-2926

    • DOI

      10.1007/s10570-021-04349-w

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Three-dimensional alignment of cellulose II microcrystals under a strong magnetic field2021

    • Author(s)
      Wada Masahisa、Wakiya Sayuri、Kobayashi Kayoko、Kimura Satoshi、Kitaoka Motomitsu、Kusumi Ryosuke、Kimura Fumiko、Kimura Tsunehisa
    • Journal Title

      Cellulose

      Volume: 28 Issue: 11 Pages: 6757-6765

    • DOI

      10.1007/s10570-021-03954-z

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] In Vitro Synthesis of Branchless Linear (1 → 6)-α-d-Glucan by Glucosyltransferase K: Mechanical and Swelling Properties of Its Hydrogels Crosslinked with Diglycidyl Ethers2020

    • Author(s)
      He Qinfeng、Kobayashi Kayoko、Kusumi Ryosuke、Kimura Satoshi、Enomoto Yukiko、Yoshida Makoto、Kim Ung-Jin、Wada Masahisa
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 5 Issue: 48 Pages: 31272-31280

    • DOI

      10.1021/acsomega.0c04699

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 木質系バイオマスの非破壊観察に向けたMRIシステムの構築2022

    • Author(s)
      岡本吉生, 久住亮介, 小林加代子, 和田昌久、武田和行
    • Organizer
      第28回セルロース学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] セルロースとキチンの環境水中での生分解性評価2022

    • Author(s)
      宮地皇希, 小林加代子, 久住亮介, 和田昌久
    • Organizer
      第28回セルロース学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] セルロースの分子量がセルロースヒドロゲルの力学特性に及ぼす影響2022

    • Author(s)
      三浦周平, 小林加代子, 久住亮介, 和田昌久
    • Organizer
      第28回セルロース学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 木材腐朽過程のX線CTによる観察2022

    • Author(s)
      青島里佳、小林加代子、久住亮介、和田昌久、吉田 誠
    • Organizer
      第72回日本木材学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 強磁場MRIシステムの構築と木質系バイオマスへの適用2022

    • Author(s)
      岡本吉生、久住亮介、小林加代子、和田昌久、武田和行
    • Organizer
      第72回日本木材学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] リチウム塩水溶液を用いて調製したセルロースヒドロゲルの特性評価2022

    • Author(s)
      三浦周平、小林加代子、久住亮介、和田昌久
    • Organizer
      第72回日本木材学会大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 銅ナノ粒子担持セルロースヒドロゲルの触媒活性2022

    • Author(s)
      張陽陽、小林加代子、久住亮介、和田昌久
    • Organizer
      第72回日本木材学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒノキ正常材およびあて材の固体NMR解析2021

    • Author(s)
      鈴木彩奈、長峰亮、小林加代子、久住亮介、和田昌久
    • Organizer
      第71回日本木材学会大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 高濃度LiBr水溶液を用いて調製したセルロースヒドロゲルの力学特性2020

    • Author(s)
      三浦周平、小林加代子、久住亮介、和田昌久
    • Organizer
      第70回日本木材学会大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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