2022 Fiscal Year Final Research Report
Multiscale design platform for innovating freezing processes of iPS cells
Project/Area Number |
20K21102
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Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
Medium-sized Section 27:Chemical engineering and related fields
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
Sugiyama Hirokazu 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (70701340)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
紀ノ岡 正博 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (40234314)
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Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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Keywords | プロセス設計 / 凍結保護剤 / ハイブリッドモデリング / 多目的最適化 / 費用対効果 / CFD / 計算科学 |
Outline of Final Research Achievements |
The objective of this research is to solve the problem of iPS cell freezing at the molecular, cellular, process, and societal scales, and to establish a multi-scale design framework that connects these scales. At each scale, we developed methods for cryoprotectant screening, freezing process design and scale-up, and cost-benefit analysis for manufacturing. Furthermore, we identified the connecting variables and information linking each scale, and proposed a multiscale design framework. In this study, the principal investigator and the co-investigator conducted modeling and simulation studies and experimental studies, respectively, and proceeded with the research while integrating the results.
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Free Research Field |
化学工学
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Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
iPS細胞が実生産されると、サプライチェーンで凍結が繰り返し実施されることが想定される。しかしiPS細胞はアポトーシスの進行しない-150℃まで冷却される過程で、脱水や氷晶形成によりダメージを受ける。実生産に向けたスケールアップも未達成であり、モデル化やシミュレーション、最適化の技術を取り入れた、化学工学的検討が求められていた。本研究の成果は、これらの社会的ニーズに応えつつ、新しい化学工学の萌芽につながるものである。
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