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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Fabrication of 3D tissues including vascular-like network using bioinks gellable and removable through enzymatic reactions

Research Project

Project/Area Number 18H01797
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

境 慎司  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20359938)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中畑 雅樹  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (40755641)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywordsバイオプリンティング / 再生医療 / 組織工学
Outline of Annual Research Achievements

再生医療に大きな進歩をもたらすものとして、厚みのある機能的な組織体を生体外で構築する方法の確立が望まれている。一方、それを阻んでいるのが、個々の細胞のライフラインとなる血管網様構造の構築と、細胞を適切な位置、適切な環境に配置することを同時に可能とする方法の欠如である。2019年度は、この解決につなげるための技術として、血管様流路の鋳型となる細胞に穏和に溶解可能かつ、西洋わさび由来ペルオキシダーゼの酵素反応によって、細胞に穏和にゲル化できる材料をインク成分としてた場合に、高精度に他のインクと切り替えながら印刷できるシステムの開発に取り組んだ。また、細胞に穏和にゲル化できる材料として、これまでの酵素反応によりゲル化するインク材料に加え、可視光照射によりゲル化するインクの開発にも取り組んだ。その結果、複数のインクを単一のノズルを用いて切り替えながら印刷できるシステムの開発に目処がついた。さらに、血管様流路の欠如と共に、印刷された構造物内での細胞の増殖を阻害する要因の一つとなっている、細胞周囲ゲルの強度が細胞増殖の点からは強すぎるという問題の解決に取り組み、細胞に穏和にゲル化するインクを使用した、新たな印刷法を開発することができた。いずれの検討においても、造形精度の点においては、さらなる改善が必要な状況であり、今後は、造形精度向上の点からのプリントシステムの改善にも重点を置いた検討を実施する必要があることが確認された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新たなインク材料の開発に関しては、予定よりも進んでいる。一方で、インクジェットプリンタを使用した検討においては、前年度に引き続いて、吐出可能な物性を有するインクを獲得することに時間を要しており、十分に検討が進行していない。

Strategy for Future Research Activity

血管様流路の導入以外にも、3Dプリントにより作製される構造体内部の成長を阻害する要因として、細胞周囲のゲルによる力学的なストレスによる阻害の影響が極めて大きいことがわかってきた。今後、この点の解決を目指した検討も実施する必要がある。

  • Research Products

    (24 results)

All 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results) Book (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Clermont Auvergne/University of Picardie Jules Verne(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      University of Clermont Auvergne/University of Picardie Jules Verne
  • [Journal Article] Extrusion-Based Bioprinting through Glucose-Mediated Enzymatic Hydrogelation2020

    • Author(s)
      Gantumur Enkhtuul、Nakahata Masaki、Kojima Masaru、Sakai Shinji
    • Journal Title

      International Journal of Bioprinting

      Volume: 6 Pages: 250~250

    • DOI

      10.18063/ijb.v6i1.250

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Gelatin/Hyaluronic Acid Content in Hydrogels Obtained through Blue Light-Induced Gelation Affects Hydrogel Properties and Adipose Stem Cell Behaviors2019

    • Author(s)
      Sakai Shinji、Ohi Hiromi、Taya Masahito
    • Journal Title

      Biomolecules

      Volume: 9 Pages: 342~342

    • DOI

      10.3390/biom9080342

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Inkjet micropatterning through horseradish peroxidase-mediated hydrogelation for controlled cell immobilization and microtissue fabrication2019

    • Author(s)
      Gantumur Enkhtuul、Kimura Miyu、Taya Masahito、Horie Masanobu、Nakamura Makoto、Sakai Shinji
    • Journal Title

      Biofabrication

      Volume: 12 Pages: 011001~011001

    • DOI

      10.1088/1758-5090/ab3b3c

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Use of Anionic Polysaccharides in the Development of 3D Bioprinting Technology2019

    • Author(s)
      Tai Chia、Bouissil Soukaina、Gantumur Enkhtuul、Carranza Mary Stephanie、Yoshii Ayano、Sakai Shinji、Pierre Guillaume、Michaud Philippe、Delattre C?dric
    • Journal Title

      Applied Sciences

      Volume: 9 Pages: 2596~2596

    • DOI

      10.3390/app9132596

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] シルクフィブロインインクを用いた3Dバイオプリンティング技術の開発2020

    • Author(s)
      森田崇裕、吉井彩乃、境慎司
    • Organizer
      化学工学会 第85年会
  • [Presentation] キトサン&キトサンナノファイバー含有インクを用いた創傷被覆材の3Dプリンティング2020

    • Author(s)
      山本翔太・境慎司
    • Organizer
      化学工学会 第85年会
  • [Presentation] シルクフィブロインナノファイバー含有インクを用いた3Dバイオプリンティング2020

    • Author(s)
      吉井彩乃, 永砂修, 櫻井俊輔, 境慎司
    • Organizer
      化学工学会 第85年会
  • [Presentation] 2つの酵素反応を組み合わせた3Dバイオプリンティング技術の開発2020

    • Author(s)
      原田 涼平、山本翔太、Delattre Cedric、境 慎司
    • Organizer
      化学工学会 第85年会
  • [Presentation] 様々なゲル基板上における細胞遊走試験のためのinkjet式バイオプリンティングによる細胞パターニング2020

    • Author(s)
      木村美夢、 Enkhtuul Gantumur、Mubarok Wildan、境 慎司
    • Organizer
      化学工学会 第85年会
  • [Presentation] Inkjet plus enzyme-mediated bioprinting for controlled cell immobilization on substrates2019

    • Author(s)
      Miyu Kimura, Enkhtuul Gantumur, Shinji Sakai, Masahito Taya
    • Organizer
      The 14th Asian Congress on Biotechnology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Nanofiber Non-Woven Fabric Applicable for Genome Editing in Vivo2019

    • Author(s)
      Kotoko Furuno, Shinji Sakai, Keiichiro Suzuki, Masahito Taya
    • Organizer
      The 14th Asian Congress on Biotechnology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Horseradish Peroxidase-Catalyzed Hydrogelation Consuming Enzyme-Produced Hydrogen Peroxide in the Presence of Reducing Sugars2019

    • Author(s)
      Enkhtuul Gantumur, Shinji Sakai, Masahito Taya
    • Organizer
      The 14th Asian Congress on Biotechnology
  • [Presentation] Development of Bioinks Containing Nanofibrillated Chitosan for Extrusion 3D Bioprinting2019

    • Author(s)
      Shinji Sakai, Koji Hattori, Shota Yamamoto, Masahito Taya
    • Organizer
      The 14th Asian Congress on Biotechnology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Preparation of alginate and chitosan water-insoluble nanofibers through electrospinning and horseradish peroxidase-mediated crosslinking2019

    • Author(s)
      Jing Wang, Masahito Taya, Shinji Sakai
    • Organizer
      Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering 2019 (APCChE 2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication of disk and filament tissues through inkjet printing and enzymatic reaction2019

    • Author(s)
      Enkhtuul Gantumur, Miyu Kimura, Masahito Taya, Shinji Sakai
    • Organizer
      Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering 2019 (APCChE 2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of bioinks containing nanofibrillated chitosan for extrusion 3D bioprinting2019

    • Author(s)
      Shinji Sakai, Koji Hattori, Shota Yamamoto, Masahito Taya
    • Organizer
      Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering 2019 (APCChE 2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 創傷被覆材への応用を目指したキトサン + キトサンナノファイバーインクを用いた3Dプリンティング2019

    • Author(s)
      山本翔太 境慎司
    • Organizer
      日本バイオマテリアル学会関西ブロック 第14回若手研究発表会
  • [Presentation] ポリシクロデキストリンを含有する擬塑性バイオインクの開発2019

    • Author(s)
      山本翔太、中畑雅樹、境慎司
    • Organizer
      第41回日本バイオマテリアル学会大会
  • [Presentation] シルクフィブロインナノファイバーを主要な成分とする三次元組織構築のためのバイオインクの開発2019

    • Author(s)
      吉井彩乃, 永砂修, 櫻井俊輔, 境慎司
    • Organizer
      第41回日本バイオマテリアル学会大会
  • [Presentation] Horseradish Peroxidase-mediated Bioprinting in Air Containing Hydrogen Peroxide2019

    • Author(s)
      Shinji Sakai, Shota Yamamoto, Ayano Yoshii
    • Organizer
      The 16th Pacific Polymer Conference (PPC16)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 3D Printing of Cell-laden Hydrogels Through Visible Light-initiated Crosslinking2019

    • Author(s)
      Hidaka Mitsuyuki,Kojima Masaru, Sakai Shinji
    • Organizer
      The 16th Pacific Polymer Conference (PPC16)
    • Int'l Joint Research
  • [Book] バイオ3Dプリント関連技術の開発と応用2019

    • Author(s)
      境慎司
    • Total Pages
      269
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781314327
  • [Patent(Industrial Property Rights)] Ink for 3D printing system2019

    • Inventor(s)
      境慎司、吉井彩乃、永砂修、堀井和輝
    • Industrial Property Rights Holder
      境慎司、吉井彩乃、永砂修、堀井和輝
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      EP19212812
    • Overseas

URL: 

Published: 2021-12-27  

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