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マグネットファイバーの局所磁場操作による3次元細胞組織の構築

研究課題

研究課題/領域番号 16H02322
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 知能機械学・機械システム
研究機関名城大学

研究代表者

福田 敏男  名城大学, 理工学部, 教授 (70156785)

研究分担者 市川 明彦  名城大学, 理工学部, 准教授 (20377823)
竹内 大  名古屋大学, 工学研究科, 特任助教 (20713374)
中島 正博  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (80377837)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018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)
2018年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円)
2017年度: 15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円)
2016年度: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
キーワード3次元細胞組織 / 自己組織的組み立て / マイクロマニピュレーション / 磁場操作 / 局所磁場操作 / 磁力操作 / 3次元細胞構築 / マグネット / 3次元細胞構築 / マグネットファイバー
研究成果の概要

本研究では、血管構造を有し機能する3次元細胞組織を生体外で作製することを目的として研究を行った。その手法として、自己組織的組み立て及びマイクロマニピュレーション技術の併用による1次元マグネットファイバーから血管構造を含む3次元細胞組織の構築を提案し、用いた。
その結果、肝小葉を模した6角形形状の3次元的な血管形状をフィブリンゲル内に実現した。さらに、フィブリンゲル内にラット肝臓細胞及び肝臓スフェロイドを分散させることで、肝臓組織を作製することに成功した。作製した生体外肝臓組織の機能評価を行い、磁力操作のためのフェライト粒子が肝機能を低下させることはないことを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

現在、臓器移植希望登録者に対する移植件数は僅か数%と移植件数が圧倒的に少なく、この問題を解決する方法として再生医療は大きな注目を集めている。しかしながら、血管を含む3次元の組織を生体外で構築するためには、まだ課題も多い。また、3次元の細胞組織を生体外にて作製することで、薬剤の効能試験など臓器モデルとして使用することが可能であり、実験動物を使った薬剤テストを削減することにもつながる。このように、本研究で目的としている生体外3次元細胞組織は、実現すれば社会的なインパクトも大きく、臓器機能の発現原理の解明など学術的な意義も併せて大きなものである。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 5件、 査読あり 6件) 学会発表 (31件) (うち国際学会 17件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] In Vitro Mimicking the Morphology of Hepatic Lobule Tissue Based on Ca-Alginate Cell Sheets2018

    • 著者名/発表者名
      Zeyang Liu, Minmin Lu, Masaru Takeuchi, Yue Tao, Yasuhisa Hasegawa, Qiang Huang, Toshio Fukuda
    • 雑誌名

      Biomedical Materials

      巻: 13 号: 3 ページ: 035004-035004

    • DOI

      10.1088/1748-605x/aaa4c4

    • NAID

      120006482564

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Microrobotic Assembly of Shape-customized Three-Dimensional Microtissues based on Surface Tension Driven Self-alignment2018

    • 著者名/発表者名
      Huaping Wang, Jianing Li, Juan Cui, Zhiqiang Zheng, Qing Shi, Tao Sun, Qiang Huang, Toshio Fukuda
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Nanotechnology

      巻: 17 号: 4 ページ: 684-687

    • DOI

      10.1109/tnano.2018.2806385

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Automated Fluidic Assembly of Microvessel-Like Structures Using a Multi-Micromanipulator System2018

    • 著者名/発表者名
      Xiaoming Liu, Huaping Wang, Tao Sun, Ning Yu, Qiang Huang, Toshio Fukuda
    • 雑誌名

      IEEE/ASME Transactions on Mechatronics

      巻: 23 号: 2 ページ: 667-678

    • DOI

      10.1109/tmech.2018.2796182

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Multi-layered Channel Patterning by Local Heating of Hydrogels2017

    • 著者名/発表者名
      M. Takeuchi, T. Oya, A. Ichikawa, A. Hasegawa, M. Nakajima, Y. Hasegawa, T. Fukuda
    • 雑誌名

      IEEE Robotics and Automation Letters

      巻: 2 号: 2 ページ: 958-963

    • DOI

      10.1109/lra.2017.2655625

    • 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] 3D Hepatic Lobule-Like Tissue Constructs by Cell Microcapsule Technology2017

    • 著者名/発表者名
      Z. Liu, M. Takeuchi, M. Nakajima, C. Hu, Y. Hasegawa, Q. Huang, T. Fukuda
    • 雑誌名

      Acta Biomaterialia

      巻: 50 ページ: 178-187

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2016.12.020

    • 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] Shape-controlled high cell-density microcapsules by electrodeposition2016

    • 著者名/発表者名
      Z. Liu, M. Takeuchi, M. Nakajima, Y. Hasegawa, Q. Huang, T. Fukuda
    • 雑誌名

      Acta Biomaterialia

      巻: 37 ページ: 93-100

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2016.03.045

    • NAID

      120005868249

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Studing Making Micro Structure with Biodegradable Materials2018

    • 著者名/発表者名
      Taro Kozuka, Masaru Takeuchi, Akiyuki Hasegawa, Eunhye Kim, Akihiko Ichikawa and Toshio Fukuda
    • 学会等名
      29th 2018 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cultured Muscles with Tendon Structures for Modular Bio-Actuators2018

    • 著者名/発表者名
      Takuto Nomura, Masaru Takeuchi, Akihiko Ichikawa, Eunhye Kim, Akiyuki Hasegawa and Toshio Fukuda
    • 学会等名
      29th 2018 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic Assembly of Hydrogel Fiber for Constructing Three-dimensional Hepatic Lobule-like Channel Network2018

    • 著者名/発表者名
      Eunhye Kim, Masaru Takeuchi, Taro Kozuka, Takuto Nomura, Ryohei Sakurai, Akiyuki Hasegawa, Akihiko Ichikawa and Toshio Fukuda
    • 学会等名
      29th 2018 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Cell Culture on Biodegradable Microstructures using On-chio Fabrication of Photocrosslinkable Hydrogel2018

    • 著者名/発表者名
      Masaru Takeuchi, Taro Kozuka, Eunhye Kim, Akihiko Ichikawa, Toshio Fukuda and Yasuhisa Hasegawa
    • 学会等名
      International Conference on Manipulation, Automation and Robotics at Small Scales
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Construction of Hepatic Lobule-like Vascular Network by using Magnetic fields2018

    • 著者名/発表者名
      Eunhye Kim, Masaru Takeuchi, Wataru Atou, Yuta Iwamoto, Takuto Nomura, Taro Kozuka, Akiyuki Hasegawa, Akihiko Ichikawa, and Toshio Fukuda
    • 学会等名
      2018 IEEE International Conference on Robotics and Automation
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生分解性材料を用いたマイクロ構造体作製の研究2018

    • 著者名/発表者名
      小塚太郎、竹内大、長谷川明之、金恩恵、市川明彦、福田敏男
    • 学会等名
      第36回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 7本のマグネットツイザーを用いた血管構造体作製2018

    • 著者名/発表者名
      金恩恵、竹内大、櫻井陵平、小塚太郎、野村匠永、長谷川明之、市川明彦、 福田敏男
    • 学会等名
      第36回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] モジュラーバイオアクチュエータのための腱構造付き培養筋の作製2018

    • 著者名/発表者名
      野村匠永、市川明彦、竹内大、金恩恵、長谷川明之、福田敏男
    • 学会等名
      第36回日本ロボット学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 生分解性材料を用いたマイクロ構造体作製の研究2018

    • 著者名/発表者名
      小塚太郎、竹内大、長谷川明之、金恩恵、市川明彦、福田敏男
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] トロイダル構造体を用いた多自由度骨格筋アクチュエータの構築2018

    • 著者名/発表者名
      野村匠永、市川明彦、竹内大、金恩恵、長谷川明之、福田敏男
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] マグネットファイバーによる肝小葉を模した血管構造の製作2018

    • 著者名/発表者名
      金恩恵、竹内大、阿藤航、小塚太郎、野村匠永、岩本佑太、長谷川明之、市川明彦、福田敏男
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 筋細胞内包ゲルファイバーの集積による筋線維束形成の試み2018

    • 著者名/発表者名
      長谷川明之、岩本佑太、竹内大、金恩恵、市川明彦、福田敏男
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic self-assembly of Toroidal Microstructures by Shaking2017

    • 著者名/発表者名
      Masaru Takeuchi, Mamoru Hattori, Akihiko Ichikawa, Toshio Fukuda, Yasuhisa Hasegawa
    • 学会等名
      28th 2017 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
  • [学会発表] Construction of Vascular Network in 3D Cellular Structure by using Magnetic Field2017

    • 著者名/発表者名
      Eunhye Kim, Masaru Takeuchi, Akihiko Ichikawa, Toshio Fukuda
    • 学会等名
      28th 2017 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
  • [学会発表] In Vitro Mimic of Hepatic Lobule Tissue using Ca-alginate Cell-containing Hydrogel Modules2017

    • 著者名/発表者名
      Zeyang Liu, Minmin Lu, Masaru Takeuchi, Yue Tao, Yasuhisa Hasegawa, Qiang Huang, Toshio Fukuda
    • 学会等名
      28th 2017 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
  • [学会発表] Fabrication Consideration of Three-dimensional Skeletal Muscle Fiber using Biomaterial2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Iwamoto, Kenichi Ohara, Masaru Takeuchi, Akihiko Ichikawa, Toshio Fukuda
    • 学会等名
      28th 2017 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
  • [学会発表] Bio-fabrication of Ca-alginate cell sheets with the electrodeposition method for hepatic lobule tissue reconstructs2017

    • 著者名/発表者名
      Zeyang Liu, Masaru Takeuchi, Yasuhisa Hasegawa, Toshio Fukuda, Qiang Huang
    • 学会等名
      21th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On-Chip Fabrication of Movable Toroidal Cell Structures Using Photo-Crosslinkable Biodegradable Hydrogel2017

    • 著者名/発表者名
      Masaru Takeuchi, Yuki Nakamura, Akihiko Ichikawa, Akiyuki Hasegawa, Yasuhisa Hasegawa, Toshio Fukuda
    • 学会等名
      2017 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of Multilayered Hepatic Lobule Tissues Using Ca-Alginate Hydrogel Platforms2017

    • 著者名/発表者名
      Zeyang Liu, Minmin Lu, Masahiro Nakajima, Masaru Takeuchi, Yasuhisa Hasegawa, Toshio Fukuda, Qiang Huang
    • 学会等名
      17th IEEE International Conference on Nanotechnology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ハイドロゲルの局所加熱を用いた多層細胞構造体の作製2017

    • 著者名/発表者名
      大矢智之,竹内大,長谷川明之,市川明彦,中島正博,長谷川泰久,福田敏男
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 筋細胞内包ゲルファイバーの集積化による骨格筋組織の模倣2017

    • 著者名/発表者名
      岩本佑太,大原賢一,竹内大,市川明彦,福田敏男
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] マグネットツイザーを用いた3次元細胞構造体構築2017

    • 著者名/発表者名
      Kim Eunhye,阿藤 航,小塚 太郎,野村 匠永,岩本 佑太,市川 明彦,竹内 大,福田 敏男
    • 学会等名
      第18回 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] トロイダルハイドロゲルを用いた多自由度骨格筋アクチュエータの構築2017

    • 著者名/発表者名
      野村 匠永,福田 敏男,市川 明彦,竹内 大,Kim Eunhye,岩本 佑太,小塚 太郎,阿藤 航
    • 学会等名
      第18回 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 折り目を有した細胞足場体への磁性マイクロ構造体の磁場操作アセンブリ2016

    • 著者名/発表者名
      中島 正博,服部 守,長谷川 明之,竹内 大,福田 敏男
    • 学会等名
      第17回計測自動制御学会システムインテグレーション部門
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Selective Channel Fabrication by Local Heating for Cell Patterning2016

    • 著者名/発表者名
      T. Oya, M. Takeuchi, K. Ohara, A. Ichikawa, M. Nakajima, T. Fukuda
    • 学会等名
      2016 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 年月日
      2016-11-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Assembly of Hepatic Lobule-like Microtissue with Repetitive Single-Step Contact Manipulation2016

    • 著者名/発表者名
      Z. Liu, M. Takeuchi, M. Nakajima, T. Fukuda, Y. Hasegawa, Q. Huan
    • 学会等名
      2016 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 年月日
      2016-11-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication Method of Artificial Integrated Muscle Fiber toward Bio-actuator2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Iwamoto, K. Ohara, M. Takeuchi, A. Ichikawa, T. Fukuda
    • 学会等名
      2016 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 年月日
      2016-11-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cell Sheets Fabrication with Mimicking Morphology of Liver Lobule Tissue by Electrodeposition2016

    • 著者名/発表者名
      M. Lu, Z. Liu, M. Nakajima, M. Takeuchi, Y. Hasegawa, T. Fukuda, Q. Huang
    • 学会等名
      2016 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 年月日
      2016-11-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-Assembly of Toroidal Magnetic Microstructures towards in Vitro Cell Structures2016

    • 著者名/発表者名
      M. Takeuchi, M. Hattori, A. Ichikawa, K. Ohara, M. Nakajima, T. Fukuda, Y. Hasegawa Q. Huang
    • 学会等名
      2016 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
    • 発表場所
      Deajeon, Korea
    • 年月日
      2016-10-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-assembly of magnetized microstructures for in vitro cell systems2016

    • 著者名/発表者名
      M. Hattori, A. Ichikawa, K. Ohara, T. Fukuda, M. Takeuchi, M. Nakajima, Y. Hasegawa Q. Huang
    • 学会等名
      2016 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation
    • 発表場所
      Harbin, China
    • 年月日
      2016-08-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 局所的熱融解による生体親和性ゲルの選択的チャネルパターン2016

    • 著者名/発表者名
      大矢 智之,竹内 大,大原 賢一,市川 明彦,中島 正博,長谷川 泰久,福田 敏男
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-06-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 1.Microfluidics for Mass Measurement of Miniature Object Like Single Cell and Single MicroParticle2017

    • 著者名/発表者名
      M. H. Rahman, M. R. Ahmad, M. Takeuchi, M. Nakajima, Y. Hasegawa, T. Fukuda
    • 総ページ数
      23
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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