2020 Fiscal Year Annual Research Report
Morphogenesis-based manufacturing: Construction of optimal structures utilizing mechanical adaptation phenomena
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18H03752
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
松本 健郎 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30209639)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前田 英次郎 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (20581614)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | バイオメカニクス / 形態形成 / 力学的適応 / ものづくり / 骨 / 珪藻 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ａ．組織に作用する力の分布を細胞レベルで明らかにする手法の開発：我々が別途開発したFRET型張力センサの遺伝子を電気パルスで培養細胞内に導入し，細胞内で発現させることで細胞内部の張力変化を見積もることができるようになってきている．同様の手法で組織内の細胞にセンサ遺伝子を導入しようとして様々な条件を試したが，上手く行かなかったので，発想を転換し，FRET型張力センサの遺伝子を電気パルスで導入した培養細胞を組織内に注入し，組織と癒合させ，これをセンサとして用いる方法を試みた．具体的にはラット胸大動脈から単離した細胞などに遺伝子を導入し，この細胞をラット胸大動脈壁に刺入した針から組織内に注入した．しかし，導入確率は30％程度，導入できた細胞も数日でFRETがみられなくなるという問題があり，成績不良であった．現在，FRET型張力センサの遺伝子をゲノムレベルで発現する遺伝子改変マウスを作製中であり，これが完成した暁にはこの動物から単離した細胞を用いることを考えている．
Ｂ．幼若骨組織の力学負荷下培養系の確立と最適構造の自発創成：実験系は確立したので，コラーゲン線維の配向と石灰化の関係を調べた．具体的には偏光顕微鏡でコラーゲン線維の走行を調べ，断面内の石灰化の進行のパタン都の関係を調べた．その結果，コラーゲン線維の配向方向に石灰化が進行することが判明した．
Ｃ．珪藻の形態形成に及ぼす力学刺激の影響の検討：研究対象とする細長い筒状珪藻Aulacoseiraが軸方向に伸張するには，被殻の一部を軟化させる必要があるはずで，外力が加わった状態でなぜその柔らかくなった部分が折れないのかという疑問を解明するため，被殻の成長に伴う被殻構造の変化を蛍光顕微鏡，SEMなどを用いて調べた．その結果，被殻が２層になっており，これが滑り合うことで伸びることなどが判ってきた．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 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。
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