Design of biomaterials using informatics

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K20095
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Hayashi Tomohiro 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (30401574)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2020-03-31
• Keywords: バイオマテリアル / ナノバイオテクノロジー

Outline of Final Research Achievements

In this research, we succeeded in designing biomaterials that induce the desired biomolecule / cell response by machine learning using data in a database created based on past experimental data using information science techniques. In particular, aiming at high-precision design of molecules that compose monolayers, we also reported the methodology of material screening using neural networks after the machine learning.

Free Research Field

表面・界面科学、バイオ界面

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の挑戦的研究の意義は以下に集約される。経験に基づく試行錯誤的なアプローチでは無く、統計解析に基づいて定量的にバイオマテリアルをデザインするという、全く新しいアプローチを提案した点である。ここでは、材料設計に経験的なフィードバックと試験を繰り返す方法から完全に脱却し、統計解析から得られた化学特性と細胞応答の定量的な相関を逆に辿ることで、要求する細胞応答を誘起するために必要な材料の化学特性を明確に提示することが可能となった。