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2020 Fiscal Year Annual Research Report

ゲル微粒子の疑似反磁性操作によるバイオハイブリッド3次元造形技術の創出

Research Project

Project/Area Number 17H03202
Research InstitutionShinshu University

Principal Investigator

秋山 佳丈  信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (80585878)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鈴木 大介  信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (90547019)
加納 徹  東京理科大学, 工学部情報工学科, 助教 (40781620)
小関 道彦  信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (50334503)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
Keywords相対的反磁性アセンブリ / ゲル微粒子 / ソフトアクチュエータ
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では,2種類のゲル微粒子を自発的に凝集させ造形するという新しい概念に基づき,研究代表者独自の非磁性粒子を磁場により凝集させる手法を用いて,生体適合性の高いバイオハイブリッド3次元造形法の確立を目指している.
まず,これまでの検討の結果,凝集体形成の成否における正と負の電荷を持ったゲル微粒子の混合比率は,単純に電荷の総和によるものだけではないことが分かってきた.そこで,液体窒素で急速凍結後,冷却ステージを備えた走査型電子顕微鏡観察により,凝集状態を観察することに成功した.
さらに,本手法の優位性のひとつである高い生体適合性を示すために細胞もしくは細胞凝集体存在下において,ゲル微粒子による造形を実証した.まず,常磁性溶液およびゲル微粒子の細胞毒性が十分に低いことを確認した.そして,細胞とゲル微粒子複合体の相対的反磁性アセンブリによる形成を行った.
汎用的パターニング技術として,磁石の走査による任意形状の細胞パターニングについても取り組んだ.直径が1mmの円柱型ネオジム磁石の走査速度および周期について,パターニング幅・除去率に基づき評価した.その結果,走査距離15 mm以下において安定してパターニングできた.また,走査速度は,パターニング幅の標準偏差が小さくなる2.0 mm/sから5.0 mm/sが適していると考えられた.また,磁石の走査経路をずらすことによって,磁石の幅よりも細いパターニングを試みた.そして,最高で200 マイクロメートル幅までパターニングできることを実証した.

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (6 results)

All 2021 2020

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] An Electrical Stimulation Culture System for Daily Maintenance-Free Muscle Tissue Production2021

    • Author(s)
      Akiyama Yoshitake、Nakayama Akemi、Nakano Shota、Amiya Ryuichiro、Hirose Jun
    • Journal Title

      Cyborg and Bionic Systems

      Volume: 2021 Pages: 1~12

    • DOI

      10.34133/2021/9820505

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Microrobots Actuated by Living Muscle2020

    • Author(s)
      AKIYAMA Yoshitake
    • Journal Title

      The Journal of The Institute of Electrical Engineers of Japan

      Volume: 140 Pages: 595~597

    • DOI

      10.1541/ieejjournal.140.595

  • [Journal Article] Improved and reproducible cell viability in the superflash freezing method using an automatic thawing apparatus2020

    • Author(s)
      Watanabe Hiroki、Akiyama Yoshitake
    • Journal Title

      Cryobiology

      Volume: 96 Pages: 12~18

    • DOI

      10.1016/j.cryobiol.2020.09.003

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 相対的反磁性アセンブリにより作製したゲル微粒子凝集体のヤング率測定2021

    • Author(s)
      横田美彩希,湊遥香,鈴木大介,秋山佳丈
    • Organizer
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2021
  • [Presentation] 磁気アルキメデス効果を用いた磁気走査型細胞描画における最適走査速度の検討2020

    • Author(s)
      中野 翔太,菱田 豊,秋山 佳丈
    • Organizer
      日本機械学会 2020年度年次大会
  • [Presentation] マイクロ・ナノテクノロジーの医工学や環境問題への応用2020

    • Author(s)
      秋山佳丈
    • Organizer
      産学官連携交流会in松本2020&産業技術の芽シーズ発表会
    • Invited

URL: 

Published: 2021-12-27  

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