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2021 Fiscal Year Research-status Report

Development of a bioactive ink library for functional three-dimensional tissue bioprinting

Research Project

Project/Area Number 20KK0112
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) 小嶋 勝  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (00533647)
中畑 雅樹  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (40755641)
Project Period (FY) 2020-10-27 – 2024-03-31
Keywords3Dプリント / 組織工学 / 再生医療 / ゲル / バイオインク
Outline of Annual Research Achievements

3Dプリンティングは、複雑な内部構造を持つ構造体の造形を可能とする。特に、イン
クに細胞を含ませて用いるバイオプリンティングは、現状はまだ不可能なものの、従来技術
では造形できなかった機能的な組織や臓器の代替物の作製を実現する技術として期待されている。そして、その実現には、プリンタの進化とともにインクの進化が不可欠である。本研究では、フランスの研究グループと共同研究にて、インクの進化に不可欠な新たな生物活性物質を天然資源の中から見出し、それに必要な機能を付与することで、それらの材料からなるインクライブラリを構築することを目的とする。2021年度は、前年度に引き続きCOVID19の感染拡大の影響により渡航ができず実施できない状況の中で、オンラインでのディスカッションをもとに共同研究を進めた。その結果、フランス側で獲得していた一種類の多糖に関して、細胞毒性評価、インクとしての物性評価、造形性の評価および、造形した構造物中での細胞挙動の評価から、3Dプリント用インクとしての有用性を実証するに至った。そしてその成果を、共同研究の成果として共同での特許出願1件と論文発表1件を行った。さらに、酵素反応を使って作製されるゲルを用いた細胞周辺環境制御技術の開発にも取り組み学術論文として2件の発表を行った。また、別の多糖1種類についても、3Dプリント用インクとして評価を行い、3次元構造物を造形できる条件を見出すことができた。一方で、この材料に関しては、現状では細胞毒性を示す結果が得られており、これに対処するための修飾方法に関する検討を開始することができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

COVID19の影響により、フランスの共同研究先で実施予定であった研究をこれまで実施することができていないため。

Strategy for Future Research Activity

フランスの共同研究先で実施予定であった検討項目に関しては、COVID19の影響により渡航ができない状況が改善するまで、実施できないため、共同研究先の保有するリソースを日本に送ってもらって行える研究を可能な限り進める。なお、COVID19の影響により数週間程度の渡航は難しい状況が続く一方で、4月からは4ヶ月間フランスの共同研究先に博士課程の学生が留学して研究を実施する。このため、この機会を活用し、できるだけ研究が進むように当該学生と緊密に連絡を取りながら研究を進める。

Causes of Carryover

COVID19の影響により、フランスの共同研究先に渡航ができない状況にあったため、特に旅費に関して差額が生じた。次年度、COVID19に関する状況が好転し、渡航しての研究ができるようになった場合には、共同研究先で実施する研究を増やす予定である。

  • Research Products

    (12 results)

All 2022 2021

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Development of phenol-grafted polyglucuronic acid and its application to extrusion-based bioprinting inks2022

    • Author(s)
      Sakai Shinji、Kotani Takashi、Harada Ryohei、Goto Ryota、Morita Takahiro、Bouissil Soukaina、Dubessay Pascal、Pierre Guillaume、Michaud Philippe、El Boutachfaiti Redouan、Nakahata Masaki、Kojima Masaru、Petit Emmanuel、Delattre C?dric
    • Journal Title

      Carbohydrate Polymers

      Volume: 277 Pages: 118820~118820

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2021.118820

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Modulation of Cell-Cycle Progression by Hydrogen Peroxide-Mediated Cross-Linking and Degradation of Cell-Adhesive Hydrogels2022

    • Author(s)
      Mubarok Wildan、Elvitigala Kelum Chamara Manoj Lakmal、Nakahata Masaki、Kojima Masaru、Sakai Shinji
    • Journal Title

      Cells

      Volume: 11 Pages: 881~881

    • DOI

      10.3390/cells11050881

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Freeform 3D Bioprinting Involving Ink Gelation by Cascade Reaction of Oxidase and Peroxidase: A Feasibility Study Using Hyaluronic Acid-Based Ink2021

    • Author(s)
      Sakai Shinji、Harada Ryohei、Kotani Takashi
    • Journal Title

      Biomolecules

      Volume: 11 Pages: 1908~1908

    • DOI

      10.3390/biom11121908

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 酵素を使った3Dバイオプリンティング2021

    • Author(s)
      境 慎司
    • Organizer
      日本バイオマテリアル学会 2021年度 九州ブロック学術講演会
    • Invited
  • [Presentation] 酵素を使った医療・ヘルスケアのためのものづくり2021

    • Author(s)
      境 慎司
    • Organizer
      第15回 メタボロームシンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 3Dバイオプリンティングによる水性二相系インクを用いたヒドロゲルファイバーの作製2021

    • Author(s)
      森田 崇裕・中畑 雅樹・小嶋 勝・境 慎司
    • Organizer
      化学工学会第 52 回秋季大会
  • [Presentation] マイクロ流体デバイスを用いた気泡を孔源とする多孔質ヒドロゲル構造体の作製2021

    • Author(s)
      原田 涼平・ 中畑 雅樹・ 小嶋 勝・ 境 慎司
    • Organizer
      化学工学会第 52 回秋季大会
  • [Presentation] Biocompatible solar hydrogelation mediated by resorcinol-formaldehyde resins and horseracdih peroxidase2021

    • Author(s)
      KITATANI Yuki, SHIRAISHI Yasuhiro, NAKAHATA Masaki, KOJIMA Masaru, HIRAI Takayuki, SAKAI Shinji
    • Organizer
      Materials Research Meeting 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photocurable chitosan ink with rapid gelation for extrusion-based/vat polymerization-based printings2021

    • Author(s)
      Hidaka Mitsyuki, Kojim Masaru, Nakahata Masaki and Sakai Shinji
    • Organizer
      Materials Research Meeting 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Influence of Hydrogen Peroxide-Mediated Crosslinking and Polymer Degradation to Cells Adhesion2021

    • Author(s)
      Wildan Mubarok, Masaki Nakahata, Masaru Kojima, Shinji Sakai
    • Organizer
      第8回アジアバイオマテリアル学会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Modulation of Cells Adherence by Hydrogen Peroxide-Mediated Crosslinking and Polymer Degradation2021

    • Author(s)
      Wildan Mubarok, Masaki Nakahata, Masaru Kojima, Shinji Sakai
    • Organizer
      The 26th Symposium of Young Asian Biological Engineers’ Community
    • Int'l Joint Research
  • [Patent(Industrial Property Rights)] POLYMERIC COMPOUND OF GLUCURONIC ACID WITH PHENOLIC GROUPS, GELFORMING COMPOSITION COMPRISING SUCH A COMPOUND AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME2021

    • Inventor(s)
      DELATTRE C, SAKAI S, et al
    • Industrial Property Rights Holder
      DELATTRE C, SAKAI S, et al
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      BNT230997EP00 ELD/AB
    • Overseas

URL: 

Published: 2022-12-28  

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