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血管構造の高速モールディングによるヒトiPS細胞を用いた肝組織構築

Publicly Offered Research

Project AreaHyper Bio Assembler for 3D Celluler Innovation
Project/Area Number 26106712
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionYokohama National University

Principal Investigator

福田 淳二  横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80431675)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥18,850,000 (Direct Cost: ¥14,500,000、Indirect Cost: ¥4,350,000)
Fiscal Year 2015: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000)
Fiscal Year 2014: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
KeywordsiPS細胞 / 肝細胞 / 血管 / 電気化学 / 細胞脱離 / 再生医療 / 肝組織
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、電気化学的な細胞脱離を用いた血管様構造の高速モールディング技術を確立した。この技術では、金ニードル表面に接着させた血管内皮細胞をハイドロゲル側に電気化学反応を利用して素早く転写することで、内表面が血管内皮細胞に覆われた血管様構造を作製した。そして、この技術を基盤として、次の3つの技術を確立し、血管構造を備えた肝組織を作製した。すなわち、1)組織形成の足場となるハイドロゲルの作製では、メタクリレート基を付与した光架橋性ゼラチンゲルを作製し、素早くゲル化し、なおかつ血管内皮細胞のネットワーク形成を妨げず、肝前駆細胞の成熟化を促すよう工夫した。2)ヒトiPS由来肝前駆細胞の誘導法の確立では、効率的な肝前駆細胞の誘導と大量調製を念頭に、酸素供給能を持つスフェロイド形成培養器を作製し、ヒトiPS由来hepatic endodermスフェロイドを形成させることで、アルブミン分泌能などを備えた微小肝組織を作製した。3)肝組織誘導のための3種類の細胞共培養法の確立では、ヒトiPS由来hepatic endodermスフェロイド、間葉系幹細胞、血管内皮細胞の共培養条件を決定し、血管網の伸長とヒトiPS由来hepatic endodermスフェロイドとの融合を確認した。そして、送液培養中に種々の肝機能が向上することを示した。また、マウスの門脈に直接吻合することで、作製したデバイスが移植可能であることを示した。以上により、送液可能な血管網を備えた立体的な肝組織を作製する基盤技術を確立した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (88 results)

All 2016 2015 2014 Other

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Acknowledgement Compliant: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (62 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 6 results) Book (12 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (4 results)

  • [Journal Article] In situ cross-linkable gelatin-CMC hydrogels designed for rapid engineering of perfusable vasculatures2016

    • Author(s)
      T. Kageyama, T. Osaki, J. Enomoto, D. Myasnikova, T. Nittami, T. Hozumi, T. Ito, and J. Fukuda
    • Journal Title

      ACS Biomaterials Science & Engineering

      Volume: in press

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    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Engineering thick cell sheets by electrochemical desorption of oligopeptides on membrane substrates2016

    • Author(s)
      J. Enomoto, N. Mochizuki, K. Ebisawa, T. Osaki, T. Kageyama, D. Myasnikova, T. Nittami, J. Fukuda
    • Journal Title

      Regenerative Therapy

      Volume: 3 Pages: 24-31

    • DOI

      10.1016/j.reth.2015.12.003

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Rational design of prevascularized large 3D tissue constructs using computational simulations and geometric control of self-assembled monolayers2016

    • Author(s)
      C. Arrigoni, M. Bongio, G. Talo, S. Bersini, J. Enomoto, J. Fukuda, M. Moretti
    • Journal Title

      Advanced healthcare materials

      Volume: in press

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  • [Journal Article] Comparisons of cell culture medium using distribution of morphological features in microdevice2016

    • Author(s)
      H. Sasaki, J. Enomoto, Y. Ikeda, H. Honda, J. Fukuda, and R. Kato
    • Journal Title

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      Volume: 121(1) Issue: 1 Pages: 117-23

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2015.05.011

    • NAID

      110010041313

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  • [Journal Article] Acceleration of vascular sprouting from fabricated perfusable vascular-like structures2015

    • Author(s)
      T.Osaki, T. Kakegawa, T. Kageyama, J. Enomoto, T. Nittami and J. Fukuda,
    • Journal Title

      PLoS one

      Volume: 10(4) Issue: 4 Pages: e0123735-e0123735

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0123735

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  • [Journal Article] Engineering a vascularized collagen-β-tricalcium phosphate graft using an electrochemical approach2015

    • Author(s)
      Y. Kang, N. Mochizuki, A. Khademhosseini, J. Fukuda, Y. Yang
    • Journal Title

      Acta Biomaterialia

      Volume: 11 Pages: 449-458

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2014.09.035

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  • [Journal Article] Reappraisal of the phylogeny and FISH probes for the analysis of the Competibacteraceae in wastewater treatment systems2015

    • Author(s)
      SJ. McIlroy, T. Nittami, E. Kanai, J. Fukuda, AM. Saunders, and PH. Nielsen
    • Journal Title

      Environmental Microbiology Reports

      Volume: 7(2) Issue: 2 Pages: 166-174

    • DOI

      10.1111/1758-2229.12215

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Rapid engineering of cell-lined vascular-like structures in in situ crosslinkable hydrogels2014

    • Author(s)
      T. Kageyama, T. Kakegawa, T. Osaki, J. Enomoto, T. Ito, T. Nittami, J. Fukuda
    • Journal Title

      Biofabrication

      Volume: 6 Issue: 2 Pages: 25006-25006

    • DOI

      10.1088/1758-5082/6/2/025006

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    • Author(s)
      J. Enomoto, R. Takagi, R. Onuki-Nagasaki, S. Fujita, and J. Fukuda
    • Journal Title

      Sensors & Actuators: B

      Volume: 190 Pages: 896-9

    • DOI

      10.1016/j.snb.2013.09.014

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    • Author(s)
      小林優香、Christopher E.J. Cordonier、永瀬史憲、本間英夫、丸尾昭二、福田淳二
    • Organizer
      電気化学会
    • Place of Presentation
      大阪大学吹田キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-29
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  • [Presentation] Fabrication of regularly aligned hair follicles using microfabricated PDMS microarray chips.2016

    • Author(s)
      Tatsuto Kageyama, Ken Kataoka, Junji Fukuda
    • Organizer
      2016 MRS Spring meeting
    • Place of Presentation
      Phoenix, USA
    • Year and Date
      2016-03-28
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 三次元組織構築のためのチップデバイス2016

    • Author(s)
      福田淳二
    • Organizer
      日本化学会
    • Place of Presentation
      同志社大学 京田辺キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-24
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  • [Presentation] GaInAsP半導体イメージングプレートによる様々な細胞イメージング2016

    • Author(s)
      酒本真衣、景山達斗、福田淳二、馬場俊彦
    • Organizer
      応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東工大 大岡山キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-19
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  • [Presentation] スフェロイドアレイチップを用いた毛包原基の大量調製2016

    • Author(s)
      景山達斗、吉村知紗、片岡健、福田淳二
    • Organizer
      日本再生医療学会総会
    • Place of Presentation
      大阪国際会議場
    • Year and Date
      2016-03-17
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  • [Presentation] 電気化学を用いた再生医療のための立体臓器の作製2016

    • Author(s)
      福田淳二
    • Organizer
      理論応用力学シンポジウム
    • Place of Presentation
      日本学術会議講堂
    • Year and Date
      2016-03-08
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    • Invited
  • [Presentation] ヒトiPS由来肝細胞を用いた三次元組織モデルの構築2015

    • Author(s)
      福田淳二
    • Organizer
      日本動物実験代替法学会第28回大会
    • Place of Presentation
      ワークピア横浜
    • Year and Date
      2015-12-10
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  • [Presentation] アプタマーと両性イオンオリゴペプチドを用いた選択的な細胞の分離・回収技術2015

    • Author(s)
      榎本詢子、篠原礼奈、福田淳二
    • Organizer
      日本MRS年次大会
    • Place of Presentation
      横浜市開港記念会館
    • Year and Date
      2015-12-08
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  • [Presentation] 細胞組織構築のための 細胞接着性の制御2015

    • Author(s)
      福田淳二
    • Organizer
      日本MRS年次大会
    • Place of Presentation
      横浜市開港記念会館
    • Year and Date
      2015-12-08
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  • [Presentation] 材料表面の細胞接着制御 による細胞の操作2015

    • Author(s)
      福田淳二
    • Organizer
      BMB2015(第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会)
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド
    • Year and Date
      2015-12-01
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    • Invited
  • [Presentation] 3次元培養システムを用いた血管・リンパ管共存モデルの作製2015

    • Author(s)
      中山真梨子、大崎達哉、福田淳二
    • Organizer
      第32回化学とマイクロ・ナノシステム学会
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場
    • Year and Date
      2015-11-26
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  • [Presentation] 上皮系と間葉系細胞の自発的な分離凝集による毛包組織の調製2015

    • Author(s)
      景山達斗、吉村知紗、福田淳二
    • Organizer
      第37回日本バイオマテリアル学会大会
    • Place of Presentation
      京都テルサ
    • Year and Date
      2015-11-09
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  • [Presentation] 電気化学的細胞脱離を用いた血管新生評価デバイス2015

    • Author(s)
      篠原礼奈、榎本詢子、新田見匡、福田淳二
    • Organizer
      第37回日本バイオマテリアル学会大会
    • Place of Presentation
      京都テルサ
    • Year and Date
      2015-11-09
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  • [Presentation] 細胞包埋石灰化ビーズ(Bone beads)を用いた血管導入骨組織の3次元構築2015

    • Author(s)
      園山由希江、景山達斗、福田淳二
    • Organizer
      第37回日本バイオマテリアル学会大会
    • Place of Presentation
      京都テルサ
    • Year and Date
      2015-11-09
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  • [Presentation] Surface design for selective cell catch-and-release using electrochemical trigger2015

    • Author(s)
      Junko Enomoto, Takahiro Kakegawa, Tatsuya Osaki, Tatsuto Kageyama, Junji Fukuda
    • Organizer
      International Conference on Biofabrication 2015
    • Place of Presentation
      Utrecht, The Netherlands
    • Year and Date
      2015-11-07
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Biofabrication of hair follicle using microfabricated PDMS spheroid chip2015

    • Author(s)
      Chisa Yoshimura, Tatsuto Kageyama, Junji Fukuda
    • Organizer
      International Conference on Biofabrication 2015
    • Place of Presentation
      Utrecht, The Netherlands
    • Year and Date
      2015-11-07
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 選択的な細胞接着・分離技術の開発2015

    • Author(s)
      榎本詢子、福田淳二
    • Organizer
      日本生物工学会
    • Place of Presentation
      城山観光ホテル(鹿児島)
    • Year and Date
      2015-10-26
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  • [Presentation] 細胞包埋石灰化ビーズ(Bone beads)を用いた血管導入骨組織の構築2015

    • Author(s)
      園山由希江、景山達斗、福田淳二
    • Organizer
      日本生物工学会
    • Place of Presentation
      城山観光ホテル(鹿児島)
    • Year and Date
      2015-10-26
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  • [Presentation] 毛髪再生能を有する毛包組織のバイオファブリケーション2015

    • Author(s)
      吉村知紗、景山達斗、福田淳二
    • Organizer
      化学工学会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2015-09-09
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  • [Presentation] 血管内皮細胞および平滑筋細胞層を有する細動脈血管様構造の作製2015

    • Author(s)
      末吉正和、大崎達哉、福田淳二
    • Organizer
      化学工学会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2015-09-09
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      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Vasclarized bone tissue engineering using rapid vascular fabrication technique2015

    • Author(s)
      Tatsuto Kageyama, Tatsuya Osaki, Taichi Ito, Takahisa Anada, Osamu Suzuki, Junko Enomoto, Junji Fukuda
    • Organizer
      4th TERMIS WORLD CONGRESS
    • Place of Presentation
      Boston, USA
    • Year and Date
      2015-09-08
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Catch-and-release of target cells using aptamer and electrochemical cell detachment2015

    • Author(s)
      Junko Enomoto, Tatsuya Osaki, Tatsuto Kageyama, Junji Fukuda
    • Organizer
      4th TERMIS WORLD CONGRESS
    • Place of Presentation
      Boston, USA
    • Year and Date
      2015-09-08
    • Related Report
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Enginnering of bio-artificial liver with iPS-derived hepatic cells2015

    • Author(s)
      Tatsuya Osaki, Takahiro Kakegawa, Takanori Takebe, Junji Fukuda
    • Organizer
      Interdisciplinary Workshop on Science and Patent 2015(IWP2015)
    • Place of Presentation
      Tsukuba, Japan
    • Year and Date
      2015-09-04
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Design of zwitterionic oligopeptide for catch-and-release of target cells2015

    • Author(s)
      Junko Enomoto, Takahiro Kakegawa, Tatsuya Osaki, Tatsuto Kageyama, Junji Fukuda
    • Organizer
      2nd International Conference on Bioinspired and Zwitterionic Materials
    • Place of Presentation
      Seattle, USA
    • Year and Date
      2015-08-13
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Engineering of liver-like tissues using cell adhesive zwitterionic oligopeptide2015

    • Author(s)
      Tatsuya Osaki, Takahiro Kakegawa, Takanori Takebe, Junji Fukuda
    • Organizer
      2nd International Conference on Bioinspired and Zwitterionic Materials
    • Place of Presentation
      Seattle, USA
    • Year and Date
      2015-08-13
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 電気化学細胞脱離を用いた血管導入骨組織の構築2015

    • Author(s)
      景山達斗、園山由希江、吉村知紗、伊藤 大知、穴田貴久、鈴木治、福田 淳二
    • Organizer
      生物工学会
    • Place of Presentation
      タナベ名古屋研修センター
    • Year and Date
      2015-07-11
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  • [Presentation] 電気化学細胞脱離を利用した選択的な細胞のキャッチ&リリース2015

    • Author(s)
      榎本詢子、福田淳二
    • Organizer
      生物工学会
    • Place of Presentation
      タナベ名古屋研修センター
    • Year and Date
      2015-07-11
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  • [Presentation] 電気化学的細胞脱離法を用いたリンパ管構造の作製2015

    • Author(s)
      中山真梨子、大崎達哉、福田淳二
    • Organizer
      日本動物細胞工学会
    • Place of Presentation
      東北大
    • Year and Date
      2015-07-09
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  • [Presentation] Engineering of transplantable liver tissues with iPS-derived hepatic spheroids2015

    • Author(s)
      Tatsuya Osaki, Takanori Takebe, Junji Fukuda
    • Organizer
      Targeting liver desease
    • Place of Presentation
      Malta
    • Year and Date
      2015-06-25
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  • [Presentation] Electrochemical cell detachment for engineering vascularized 3D tissues2015

    • Author(s)
      J. Fukuda
    • Organizer
      E-MRS 2015 (European Materials Research Society)
    • Place of Presentation
      Lille, France
    • Year and Date
      2015-05-11
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  • [Presentation] 自己組織化オリゴペプチドを用いた細胞接着制御2015

    • Author(s)
      掛川貴弘、Gautieri Alfonso、小林優香、福田淳二
    • Organizer
      第14回日本再生医療学会総会
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      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2015-03-19 – 2015-03-21
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  • [Presentation] 3D血管モールディングを用いたiPS肝類似組織の構築2015

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      大崎達哉、武部貴則、中山真梨子、末吉正和、嶋津裕香、福田淳二
    • Organizer
      第14回日本再生医療学会総会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2015-03-19 – 2015-03-21
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  • [Presentation] 射出成形技術を模した血管導入骨組織の構築2015

    • Author(s)
      景山達斗、園山由希江、吉村知紗、伊藤 大知、穴田貴久、鈴木治、福田 淳二
    • Organizer
      第14回日本再生医療学会総会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2015-03-19 – 2015-03-21
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 微小コラーゲンゲル内での細胞共培養による血管網を有する肝様組織誘導2015

    • Author(s)
      榎本詢子、篠原礼奈、大西希咲、福田淳二
    • Organizer
      第14回日本再生医療学会総会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2015-03-19 – 2015-03-21
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 電気化学を用いた細胞操作2015

    • Author(s)
      福田淳二
    • Organizer
      公益社団法人電気化学会第82回大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2015-03-16
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      大崎 達哉、武部貴則、福田 淳二
    • Organizer
      公益社団法人電気化学会第82回大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2015-03-16
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    • Author(s)
      景山達斗、掛川 貴弘、大崎 達哉、伊藤 大知、新田見匡、福田 淳二
    • Organizer
      公益社団法人電気化学会第82回大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2015-03-16
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      掛川貴弘、Alfonso Gautieri、福田淳二
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      横浜国立大学
    • Year and Date
      2014-12-07
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      景山達斗、掛川 貴弘、大崎 達哉、伊藤 大知、新田見匡、福田 淳二
    • Organizer
      動物実験代替法学会 第27回大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2014-12-07
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      動物実験代替法学会 第27回大会
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      横浜国立大学
    • Year and Date
      2014-12-07
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      Boston, USA
    • Year and Date
      2014-12-03
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    • Author(s)
      景山達斗、掛川 貴弘、大崎 達哉、伊藤 大知、新田見匡、福田 淳二
    • Organizer
      日本生物工学会東日本支部 第8回学生発表討論会
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      八王子セミナーハウス
    • Year and Date
      2014-11-08
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      第52回日本人工臓器学会大会
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      京王プラザホテル
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    • Organizer
      Termis-AP 2014
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      Termis-AP 2014
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      公益法人化学工学会 第46回秋季大会
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      公益法人化学工学会 第46回秋季大会
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      九州大学
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      2014-09-18
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      2014-09-10
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      2014-09-10
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      第66回日本生物工学会大会
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      2014-09-10
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      第66回日本生物工学会大会
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      2014-09-10
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      札幌コンベンションセンター
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      2014-09-10
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      Waseda Japan
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      http://www.fukulab.ynu.ac.jp/

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      特許
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    • Industrial Property Rights Holder
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      2015-09-30
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      福田淳二、嶋津祐香、大崎達哉、丸尾昭二、平出亮二
    • Industrial Property Rights Holder
      横浜国立大学、テクダイヤ株式会社
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2015-09-18
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      福田淳二、景山達斗、園山由希江、荒木拓人
    • Industrial Property Rights Holder
      横浜国立大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2015-09-11
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Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-28  

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