バイオプリンティングと新規バイオインクによる三次元人工骨組織の作製条件最適化
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23K03583
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
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| Research Institution | Kyushu Institute of Information Sciences |
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Principal Investigator |
荒平 高章 九州情報大学, 経営情報学部, 准教授 (30706958)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | バイオプリンティング / バイオインク / 組織工学 / Scaffold / 力学特性 / 3Dバイオプリンティング / scaffold / in vitro |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，インクジェット方式のバイオプリンティング技術を用いることにより細胞自身で組織化を促し均一な組織を構築する技術の開発を目的とする．そのために，細胞塊の積層の数を変えて構築した人工骨組織の力学特性（強度，弾性率等）や材料特性（細胞の増殖・分化能，組織染色画像による評価等），構造（マクロ構造，ミクロ構造，破壊時の構造等）を比較検討する．その際，使用するバイオインクも自作し，自作したバイオインクを用いてバイオプリンターで作製した試料の力学特性・構造観察等の評価実験を実施し，バイオインクとしての条件を最適化する．以上により得られたデータを総合的に判断し，最適な人工骨組織構築条件を見出す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，再生医療分野において組織工学に基づく生体外での三次元組織構築に関する研究から，生体外で構築した組織を心臓，角膜，軟骨といったあらゆる生体組織に適用可能になるまでに至っている．しかし，三次元組織構築のためには，細胞が増殖し，組織化するための空間が必要であり，「足場材」がその役割を担っているが，生体との親和性・適合性の問題や，生体組織との置換性といった問題がいまだに解決されていないのが現状である．また，人工的に作製した生体組織は，本来の生体組織の力学特性や材料特性に近いものになっているとは言い切れず，本来の生体組織に近い力学特性，材料特性や構造を再現することが必要である．本研究では，細胞自身で組織化を促し均一な組織を構築する技術の開発を目的とし，その解決のためにバイオプリンティング技術を用いる．また，バイオプリンティングに使用するバイオインクを自作し，市販品よりも力学特性等において優れていることを確認する．
当該年度は，主にバイオインクの自作およびその評価を実施した．先行研究により，アルギン酸の濃度が高くなれば，力学特性は向上することが知られているが，アルギン酸の濃度が高くなるとバイオプリンタでの吐出が困難になるため，バイオプリンタでの吐出可能なアルギン酸の最適濃度を検討した．その結果，バイオプリンタで吐出可能な濃度およびそれに伴う力学特性の変化を明らかにした．また，アルギン酸の濃度を高くすることで，形態安定性は増すが，バイオインクの応用として成形前に細胞を含有させることを想定しているため，細胞を含有したバイオインクで吐出・成形した際の，細胞生存率等についても考慮する必要があり，それらを今後検討していく．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度は，主にバイオインクの自作およびその評価を実施した．先行研究により，アルギン酸の濃度が高くなれば，力学特性は向上することが知られているが，アルギン酸の濃度が高くなるとバイオプリンタでの吐出が困難になるため，バイオプリンタでの吐出可能なアルギン酸の最適濃度を検討した．その結果，バイオプリンタで吐出可能な濃度およびそれに伴う力学特性の変化を明らかにした．また，アルギン酸の濃度を高くすることで，形態安定性は増すが，バイオインクの応用として成形前に細胞を含有させることを想定しているため，細胞を含有したバイオインクで吐出・成形した際の，細胞生存率等についても考慮する必要があり，それらを今後検討していく．
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| Strategy for Future Research Activity |
アルギン酸の濃度を高くすることで，形態安定性は増すが，バイオインクの応用として成形前に細胞を含有させることを想定しているため，細胞を含有したバイオインクで吐出・成形した際の，細胞生存率等についても考慮する必要があり，それらを今後検討していく．
さらに，骨組織化を図り，培養期間による力学特性等の検討や組織学的検討など多岐に渡って多角的に評価を行っていく．
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
