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力学的適応機構解明のための生体組織内微視的力学場の3次元解析と生化学場の対比

研究課題

研究課題/領域番号 15H02209
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関名古屋大学 (2016-2017)
名古屋工業大学 (2015)

研究代表者

松本 健郎  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30209639)

研究分担者 杉田 修啓  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20532104)
田村 篤敬  鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (30394836)
横田 秀夫  国立研究開発法人理化学研究所, その他, 研究員 (00261206)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
45,110千円 (直接経費: 34,700千円、間接経費: 10,410千円)
2017年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
2016年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
2015年度: 22,750千円 (直接経費: 17,500千円、間接経費: 5,250千円)
キーワードバイオメカニクス / 力学解析 / 細胞・組織 / 循環器・高血圧 / 生物・生体工学 / 組織・細胞 / 大動脈 / エラスチン / コラーゲン / 平滑筋
研究成果の概要

生体組織は受ける力に応じて能動的に自らを作り変える.このメカニズムを明らかにするには組織内に作用する力の大きさを細胞レベルで3次元的に知り,個々の細胞が産生するタンパクとの関係を調べる必要がある.家兎胸大動脈を対象に,内部微細構造の3次元変形の様子を詳しく調べた.その結果,1)弾性板は軸方向引張で軸方向の蛇行が解消され,加圧により円周方向の蛇行も解消され円筒管になること,2)引張に伴うコラーゲンの蛇行度の減少は弾性板層よりも平滑筋層で大きいことなどが判明した.また,弾性板の蛇行が大きい領域ほどアクチンフィラメントが少ない傾向にあることが判った.

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 1件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 7件、 招待講演 4件) 図書 (4件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Local distribution of collagen fibers determines crack initiation site and its propagation direction during aortic rupture2018

    • 著者名/発表者名
      Sugita Shukei、Matsumoto Takeo
    • 雑誌名

      Biomechanics and Modeling in Mechanobiology

      巻: 17 号: 2 ページ: 577-587

    • DOI

      10.1007/s10237-017-0979-2

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of cyclic compression on the mechanical properties and calcification process of immature chick bone tissue in culture2017

    • 著者名/発表者名
      Maeda Eijiro、Nakagaki Masashi、Ichikawa Katsuhisa、Nagayama Kazuaki、Matsumoto Takeo
    • 雑誌名

      Bone Reports

      巻: 6 ページ: 120-128

    • DOI

      10.1016/j.bonr.2017.04.002

    • NAID

      120006331843

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A novel patterned magnetic micropillar array substrate for analysis of cellular mechanical responses2017

    • 著者名/発表者名
      Nagayama Kazuaki、Inoue Takuya、Hamada Yasuhiro、Matsumoto Takeo
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics

      巻: 65 ページ: 194-202

    • DOI

      10.1016/j.jbiomech.2017.10.017

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A novel apparatus for the multifaceted evaluation of arterial function through transmural pressure manipulation2017

    • 著者名/発表者名
      Yaguchi T, Cong Y, Shimo K, Kurokawa T, Sugita S, Nagayama K, Masuda H, Matsumoto T
    • 雑誌名

      Ann Biomed Engng

      巻: 45 号: 6 ページ: 1487-1495

    • DOI

      10.1007/s10439-017-1810-z

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiphoton microscopy observations of 3D elastin and collagen fiber microstructure changes during pressurization in aortic media2016

    • 著者名/発表者名
      Sugita Shukei、Matsumoto Takeo
    • 雑誌名

      Biomechanics and Modeling in Mechanobiology

      巻: 16 号: 3 ページ: 763-773

    • DOI

      10.1007/s10237-016-0851-9

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of loading rate on viscoelastic properties and local mechanical heterogeneity of freshly isolated muscle fiber bundles subjected to uniaxial stretching2016

    • 著者名/発表者名
      Tamura A, Hayashi S, Matsumoto T
    • 雑誌名

      Journal of Mechanics in Medicine and Biology

      巻: 16 号: 06 ページ: 1650086-1650086

    • DOI

      10.1142/s021951941650086x

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dynamics of actin filaments of MC3T3-E1 cells during adhesion process to substrate2016

    • 著者名/発表者名
      J Wang, S Sugita, K Nagayama, T Matsumoto
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      巻: 11 号: 2 ページ: 15-00637-15-00637

    • DOI

      10.1299/jbse.15-00637

    • NAID

      130005158997

    • ISSN
      1880-9863
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Observations of intracellular tension dynamics of MC3T3-E1 cells during substrate adhesion using a FRET-based actinin tension sensor2016

    • 著者名/発表者名
      Wang J, Ito M, Zhong W, Sugita S, Michiue T, Tsuboi T, Kitaguchi T, Matsumoto T
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanical Science and Engineering

      巻: 11 号: 4 ページ: 16-00504-16-00504

    • DOI

      10.1299/jbse.16-00504

    • NAID

      130005251141

    • ISSN
      1880-9863
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multiphasic Stress Relaxation Response of Freshly Isolated and Cultured Vascular Smooth Muscle Cells Measured by Quasi-In Situ Tensile Test2015

    • 著者名/発表者名
      Nagayama K, Saito S, Matsumoto T
    • 雑誌名

      Bio-Medical Materials and Engineering

      巻: 25 号: 3 ページ: 299-312

    • DOI

      10.3233/bme-151276

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mechanical trapping of the nucleus on micropillared surfaces inhibits the proliferation of vascular smooth muscle cells but not cervical cancer HeLa cells2015

    • 著者名/発表者名
      Nagayama K, Hamaji Y, Sato Y, Matsumoto T
    • 雑誌名

      J Biomechanics

      巻: 48 号: 10 ページ: 1796-1803

    • DOI

      10.1016/j.jbiomech.2015.05.004

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 細胞の基板接着・伸展過程における焦点接着斑の形態変化の解析2015

    • 著者名/発表者名
      王 軍鋒,杉田修啓,長山和亮,松本健郎
    • 雑誌名

      生体医工学

      巻: 53 号: 6 ページ: 311-318

    • DOI

      10.11239/jsmbe.53.311

    • NAID

      130005155604

    • ISSN
      1347-443X, 1881-4379
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 生体軟組織微細構造の力学特性計測のためのマイクロ押込試験機の開発に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      江崎慶輔,前田英次郎,村瀬晃平,松本健郎
    • 学会等名
      日本機械学会東海支部第49回学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Measurement of microscopic deformation of smooth muscle cells in the rabbit thoracic aorta during tensile test2018

    • 著者名/発表者名
      範勇,王軍峰,前田英次郎,村瀬晃平,松本健郎
    • 学会等名
      日本機械学会東海支部第67期総会・講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 収縮した動脈の強制拡張が平滑筋収縮能に与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      付云騰,杉田修啓,前田英次郎,松本健郎
    • 学会等名
      日本機械学会第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ウインクあいち,愛知県名古屋市
    • 年月日
      2017-01-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 大動脈中膜内エラスチン・コラーゲン線維の加圧時の微細構造変化  -弾性板層と平滑筋細胞層による差異-2017

    • 著者名/発表者名
      杉田修啓,松本健郎
    • 学会等名
      日本機械学会第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      ウインクあいち,愛知県名古屋市
    • 年月日
      2017-01-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Estimation of shear deformation of glycocalyx layer on vascular endothelial cells in response to fluid flow2017

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto T, Takahashi Y, Owaki Y, Nagayama K
    • 学会等名
      The Third International Symposium on Mechanobiology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 血管壁破壊に対するエラスチン線維とコラーゲン線維の結合の影響2017

    • 著者名/発表者名
      岡田成右,中村匡徳,松本健郎,杉田修啓
    • 学会等名
      日本機械学会第28回バイオフロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Real-time in situ observation of immature bone tissue subjected to mechanical loading in culture2017

    • 著者名/発表者名
      Maeda E, Ichikawa K, Murase K, Nagayama K, Matsumoto T
    • 学会等名
      The 28th IEEE International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Estimation of endothelial glycocalyx layer deformation in response to fluid shear stress2016

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto T, Takahashi Y, Owaki Y, Nagayama K
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Biomedical Engineering
    • 発表場所
      Singpore
    • 年月日
      2016-12-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大動脈中膜内の応力状態とエラスチン線維走行方向との関連2016

    • 著者名/発表者名
      山田麻加,杉田修啓,松本健郎
    • 学会等名
      日本機械学会第27回バイオフロンティア講演会
    • 発表場所
      北海道大学,北海道札幌市
    • 年月日
      2016-10-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 胸大動脈の背腹差について:マルチスケール力学解析とマイクロアレイ解析による検討2016

    • 著者名/発表者名
      松本健郎,杉田修啓,城野貴洋,飯島慎太郎,長山和亮,松本明郎
    • 学会等名
      第55回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      富山県民会館,富山県富山市
    • 年月日
      2016-04-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 血管の力学応答を利用した血管機能検査装置の開発2016

    • 著者名/発表者名
      松本健郎
    • 学会等名
      日本生体医工学会専門別研究会バイオメカニクス研究会第161回研究会
    • 発表場所
      山形大学米沢キャンパス,山形県米沢市
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Heterogeneity in the mechanical environment of elastic laminas in porcine thoracic aortas2015

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto T, Uno Y, Sugita S, Nagayama K
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics (ATEM’15)
    • 発表場所
      Toyohashi, Aichi, Japan
    • 年月日
      2015-10-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dorsal-ventral difference in biomechanical and biochemical properties in the rabbit thoracic aortas2015

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto T, Sugita S, Shirono T, Iijima S, Nagayama K, Matsumoto A
    • 学会等名
      25th Congress of the International Society of Biomechanics
    • 発表場所
      Glasgow, UK
    • 年月日
      2015-07-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microscopic heterogeneity in the aortic wall: Correlation between mechanical environment and protein expression2015

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto T, Uno Y, Iijima S, Moriyama Y, Sugita S, Nagayama K, Matsumoto A
    • 学会等名
      2015 Summer Biomechanics, Bioengineering and Biotransport Conference
    • 発表場所
      Snowbird, UT, USA
    • 年月日
      2015-06-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanical heterogeneity in the aortic wall: from macroscopic to microscopic viewpoint2015

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto T
    • 学会等名
      Joint meeting of 15th International Congress of Biorheology and 8th International Conference on Clinical Hemorheology
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2015-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Vascular Engineering (Tanishita K and Yamamoto K, eds)2016

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto T, Sugita S, Nagayama K
    • 総ページ数
      401
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] Chapter 6.4 Tensile Properties of Smooth Muscle Cells, Elastin and Collagen Fibers, Vascular Engineering (Tanishita K and Yamamoto K, eds)2016

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto T, Sugita S, Nagayama K
    • 総ページ数
      334
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] Chapter 4. Blood Vessel, Springer Series in Biomaterials Science and Engineering: Advances in Metallic Biomaterials: Tissues, Materials and Biological Reactions (Niinomi M, Narushima T, Nakai M, eds.)2015

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto T, Sugita S, Yaguchi T
    • 総ページ数
      340
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] 第20章「動脈硬化のバイオメカニクス:生理学/メカニクス/診断」,メカノバイオロジー,曽我部正博編2015

    • 著者名/発表者名
      松本健郎
    • 総ページ数
      300
    • 出版者
      化学同人
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] バイオメカニクス研究室

    • URL

      http://bio.mech.nagoya-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 名古屋大学 大学院工学研究科 機械システム工学専攻 バイオメカニクス研究室

    • URL

      http://bio.mech.nagoya-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 名古屋工業大学バイオメカニクス研究室

    • URL

      http://biomech.web.nitech.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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