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2013 Fiscal Year Annual Research Report

血管構造の高速モールディングによる三次元骨組織の構築

Publicly Offered Research

Project AreaHyper Bio Assembler for 3D Celluler Innovation
Project/Area Number 24106504
Research InstitutionYokohama National University

Principal Investigator

福田 淳二  横浜国立大学, 工学研究院, 准教授 (80431675)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Keywords微小血管 / ハイドロゲル / 骨 / オステオン
Research Abstract

骨は、微小血管を中心としたオステオンと呼ばれる最小単位(直径:0.2 mm)から構成されており、一定間隔で血管構造が存在している。骨の形成、維持においては骨芽細胞や破骨細胞が大きな役割を果たすが、これら骨形成と骨吸収は微小血管を中心として営まれている。骨組織は、複数の細胞種によって構成され、一般に考えられるより複雑な構造を有しているため、このような血管網を有する骨組織をin vitroで構築する技術は未だに確立されていないのが現状である。
そこで本研究では、電気化学を利用した血管様構造の作製技術を用いて、三次元的な骨様組織の作製に取り組んだ。平成25年度は、前年度に設計した自己組織化オリゴペプチドを用いた電気化学的な細胞脱離技術により、ハイドロゲル内に血管内皮細胞で内表面が覆われた血管様構造を高速モールディングにより作製する技術を確立した。この血管内皮細胞は送液培養において徐々にゲル内に侵入して管腔構造を形成し、規則的に配置された血管様構造を互いに接続することが示された。さらに、ハイドロゲル内に骨細胞への分化が容易な間葉系幹細胞を導入しておくことで、送液培養中にハイドロゲル内で高密度になるまで増殖することを示した。この培養系をさらに骨分化誘導培地で培養することで、初期の骨分化マーカーが発現することを示した。また、多孔質の骨伝導剤(b-TCP)をハイドロゲルと組み合わせることで、血管構造を有する骨様組織を作製した。
今後、さらに長期的に送液培養し、なおかつ三次元的に血管様構造を配置することで、立体的な骨様組織が構築できる可能性を示した。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (14 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 5 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Reverse transfection in microchamber arrays for cell migration assays2014

    • Author(s)
      J. Enomoto, R. Takagi, R. Onuki-Nagasaki, S. Fujita, and J. Fukuda
    • Journal Title

      Sensors & Actuators: B

      Volume: 190 Pages: 896-9

    • DOI

      doi: 10.1016/j.snb.2013.09.014

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Rapid engineering of endothelial cell-lined vascular-like structures in in situ crosslinkable hydrogels2014

    • Author(s)
      T. Kageyama, T. Kakegawa, T. Osaki, J. Enomoto, T. Ito, T. Nittami and J. Fukuda
    • Journal Title

      Biofabrication

      Volume: 6 Pages: 025006

    • DOI

      doi:10.1088/1758-5082/6/2/025006

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tissue Engineering Based on Electrochemical Desorption of an RGD-Containing Oligopeptide2013

    • Author(s)
      N. Mochizuki, T. Kakegawa, T. Osaki, N. Sadr, NN. Kachouie, H. Suzuki, J. Fukuda
    • Journal Title

      Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine

      Volume: 7 Pages: 236-43

    • DOI

      Doi: 10.1002/term.519

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cell-adhesive and cell-repulsive zwitterionic oligopeptides for micropatterning and rapid electrochemical detachment of cells2013

    • Author(s)
      T. Kakegawa, N. Mochizuki, N. Sadr, H. Suzuki, J. Fukuda
    • Journal Title

      Tissue Engineering

      Volume: 19 Pages: 290-8

    • DOI

      doi: 10.1089/ten.TEA.2011.0739

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of super-dense transfected cell microarrays generated by piezoelectric inkjet printing2013

    • Author(s)
      S. Fujita, R. Onuki-Nagasaki, J. Fukuda, J. Enomoto, S. Yamaguchi, M. Miyake
    • Journal Title

      Lab on a Chip

      Volume: 13 Pages: 77-80

    • DOI

      doi: 10.1039/c2lc40709d

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 電気化学的細胞脱離のための自己組織化オリゴペプチドの設計

    • Author(s)
      掛川貴弘、Alfonso Gautieri、福田淳二
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第27回研究会
    • Place of Presentation
      東北大学
  • [Presentation] マイクロデバイスを用いた細胞アッセイ

    • Author(s)
      福田淳二
    • Organizer
      日本細菌学会
    • Place of Presentation
      国立感染症研究所
    • Invited
  • [Presentation] 電気化学細胞脱離を用いた血管様構造の構築

    • Author(s)
      大崎達哉、福田淳二
    • Organizer
      生物工学会若手会
    • Place of Presentation
      宮崎シーガイア
  • [Presentation] 細胞培養マイクロデバイスの研究

    • Author(s)
      福田淳二
    • Organizer
      第65回日本生物工学会大会
    • Place of Presentation
      広島国際会議場
    • Invited
  • [Presentation] 電気化学的手法を用いた再生医療技術

    • Author(s)
      福田淳二
    • Organizer
      電気化学会関東支部
    • Place of Presentation
      東京農工大
    • Invited
  • [Presentation] 三次元臓器モールディングに向けたin situゲル化マテリアル

    • Author(s)
      景山達斗、掛川貴弘、大﨑達也、伊藤大知、福田淳二
    • Organizer
      第35回日本バイオマテリアル学会
    • Place of Presentation
      タワーホール船橋
  • [Presentation] 血管構造を組み込んだ細胞組織作製のためのin situ架橋ハイドロゲルと電気化学細胞脱離

    • Author(s)
      福田淳二
    • Organizer
      日本MRS
    • Place of Presentation
      横浜開港記念会館
    • Invited
  • [Presentation] 立体組織構築のための 血管様構造の高速モールディング

    • Author(s)
      福田淳二
    • Organizer
      第12回日本再生医療学会総会
    • Place of Presentation
      京都国際会議場
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] Culture method and culture device2014

    • Inventor(s)
      J Fukuda,et al.
    • Industrial Property Rights Holder
      University of Tsukuba
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      PCT/JP2014/054299
    • Filing Date
      2014-02-24
    • Overseas

URL: 

Published: 2015-05-28  

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