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機能的3次元組織構築のための統合的バイオファブリケーション

研究課題

研究課題/領域番号 16H02423
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 生物機能・バイオプロセス
研究機関大阪大学

研究代表者

田谷 正仁  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (60144127)

研究分担者 小嶋 勝  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (00533647)
境 慎司  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20359938)
松永 民秀  名古屋市立大学, 大学院薬学研究科, 教授 (40209581)
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
45,890千円 (直接経費: 35,300千円、間接経費: 10,590千円)
2018年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2017年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2016年度: 26,780千円 (直接経費: 20,600千円、間接経費: 6,180千円)
キーワードバイオプリンティング / 組織工学 / 再生医療 / 医用化学工学 / ヒドロゲル / 3Dプリンター / 3次元組織 / 生体材料 / バイオプリンター
研究成果の概要

本研究では、可視光硬化インクとバイオプリンターを中心として、独自の3Dバイオプリンティング技術を統合的な視点から構築し、機能的な組織構築につながる技術を確立することを目的とした。可視光硬化インクとしては、フェノール性水酸基導入高分子と可視光応答光レドックス触媒を用いて、細胞の生存に影響を与えず、内部に血管様の流路を有する構造物の造形に成功した。さらに、ヒト由来脂肪幹細胞を包括したものを造形することによって、内部で細胞の増殖を達成するとともに、分化誘導して特定の細胞を含む構造体を作製可能なことを明らかにした。このようなことから、新たな3Dバイオプリンティング技術の開発に成功することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

3Dバイオプリンティングは、生体外にて人工的に機能的な組織を構築するためのキーテクノロジーとして期待されている。本研究では、それに寄与する検討に取り組んだ。そして、新たに光硬化性インクを用いた細胞含有三次元構造体の構築法の開発に成功するとともに、細胞源として期待される脂肪由来幹細胞を使って、その有用性を実証した。これらは、簡単な装置や単純な手法で達成されたことから、今後さまざまな研究者に利用され、再生医療をターゲットとする組織工学だけでなく、細胞の機能などを調べる用途などにも利用されると期待される。さらに、再生医療の進展に寄与する技術の開発に成功したことから、その成功は社会的にも意義が高い。

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

    (47件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (37件) (うち国際学会 12件、 招待講演 9件)

  • [国際共同研究] Clermont Auvergne University(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Characterization of encapsulated cells within hyaluronic acid and alginate microcapsules produced via horseradish peroxidase-catalyzed crosslinking2019

    • 著者名/発表者名
      Khanmohammadi Mehdi、Sakai Shinji、Taya Masahito
    • 雑誌名

      Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition

      巻: 30 号: 4 ページ: 295-307

    • DOI

      10.1080/09205063.2018.1562637

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Horseradish peroxidase-catalyzed hydrogelation consuming enzyme-produced hydrogen peroxide in the presence of reducing sugars2019

    • 著者名/発表者名
      Gantumur Enkhtuul、Sakai Shinji、Nakahata Masaki、Taya Masahito
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 15 号: 10 ページ: 2163-2169

    • DOI

      10.1039/c8sm01839a

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Peroxidase-catalyzed microextrusion bioprinting of cell-laden hydrogel constructs in vaporized ppm-level hydrogen peroxide2018

    • 著者名/発表者名
      Sakai Shinji、Mochizuki Kei、Qu Yanfei、Mail Matthew、Nakahata Masaki、Taya Masahito
    • 雑誌名

      Biofabrication

      巻: 10 号: 4 ページ: 045007-045007

    • DOI

      10.1088/1758-5090/aadc9e

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cross-Linking Building Blocks Using a “Boronate Bridge” to Build Functional Hybrid Materials2018

    • 著者名/発表者名
      Nakahata Masaki、Sakai Shinji
    • 雑誌名

      ChemNanoMat

      巻: 5 号: 2 ページ: 141-151

    • DOI

      10.1002/cnma.201800435

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biofabrication offers future hope for tackling various obstacles and challenges in tissue engineering and regenerative medicine: A Prospective2018

    • 著者名/発表者名
      Mir Tanveer Ahmad、Iwanaga Shintaroh、Kurooka Taketoshi、Toda Hideki、Sakai Shinji、Nakamura Makato
    • 雑誌名

      International Journal of Bioprinting

      巻: 5 号: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.18063/ijb.v5i1.153

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visible Light-Induced Hydrogelation of an Alginate Derivative and Application to Stereolithographic Bioprinting Using a Visible Light Projector and Acid Red2018

    • 著者名/発表者名
      Sakai Shinji、Kamei Hidenori、Mori Toko、Hotta Tomoki、Ohi Hiromi、Nakahata Masaki、Taya Masahito
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 19 号: 2 ページ: 672-679

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.7b01827

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Differentiation potential of human adipose stem cells bioprinted with hyaluronic acid/gelatin-based bioink through microextrusion and visible light-initiated crosslinking2017

    • 著者名/発表者名
      Sakai Shinji、Ohi Hiromi、Hotta Tomoki、Kamei Hidenori、Taya Masahito
    • 雑誌名

      Biopolymers

      巻: 109 号: 2

    • DOI

      10.1002/bip.23080

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Drop-On-Drop Multimaterial 3D Bioprinting Realized by Peroxidase-Mediated Cross-Linking2017

    • 著者名/発表者名
      Sakai Shinji、Ueda Kohei、Gantumur Enkhtuul、Taya Masahito、Nakamura Makoto
    • 雑誌名

      Macromolecular Rapid Communications

      巻: 39 号: 3 ページ: 1700534-1700534

    • DOI

      10.1002/marc.201700534

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of immobilizing of low molecular weight hyaluronic acid within gelatin-based hydrogel through enzymatic reaction on behavior of enclosed endothelial cells2017

    • 著者名/発表者名
      Khanmohammadi Mehdi、Sakai Shinji、Taya Masahito
    • 雑誌名

      International Journal of Biological Macromolecules

      巻: 97 ページ: 308-316

    • DOI

      10.1016/j.ijbiomac.2016.12.088

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] The influence of STAT5 activation by celecoxib on differentiation of human induced pluripotent stem cells into hepatocytes2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Okumura, Anna Nakanishi, Tadahiro Hashita, Takahiro Iwao, Tamihide Matsunaga
    • 学会等名
      ISSCR Annual Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In Vitro Cholestatic Drug-Induced Liver Injury Evaluation System Using Human iPS Cell-Derived Hepatocytes2018

    • 著者名/発表者名
      Yoko Sakai, Takahiro Iwao, Takeshi Susukida, Akinori Takemura, Takumi Nukaga, Shuichi Sekine, Kousei Ito, Tamihide Matsunaga
    • 学会等名
      2018 International Meeting on 22nd MDO and 33rd JSSX
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Micro-extrusion bioprinting mediated by horseradish peroxidase2018

    • 著者名/発表者名
      S Sakai, K Mochizuki, M Taya
    • 学会等名
      23rd International Congress of Chemical and Process Engineering: CHISA 2018 Prague
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Biofabrication of 3D cardiac tissues with bio-printing and bio-assembly technologies2018

    • 著者名/発表者名
      Y Hamada, S Iwanaga, Y Tsukamoto, K Sugimoto, S Sakai, M Nakamura
    • 学会等名
      2018 TERMIS World Congress
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Horseradish peroxidase-mediated micro-extrusion bioprinting in air containing vaporized hydrogen peroxide2018

    • 著者名/発表者名
      S Sakai, K Mochizuki, M Taya
    • 学会等名
      International Conference on Biofabricaton 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-ink inkjet bioprinting for cell-patterning through enzymatic cross-linking2018

    • 著者名/発表者名
      E Gantumur, M Kimura, S Sakai, M Nakahata, M Taya
    • 学会等名
      International Conference on Biofabricaton 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of cell fibers with hollow alginate hydrogel molds for bioassembly of large-sized tissues and organs2018

    • 著者名/発表者名
      T Muroe, S Iwanaga, Y Aso, S Sakai, T Kurooka, M Nakamura
    • 学会等名
      International Conference on Biofabricaton 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 酵素架橋とインクジェットの融合による3Dバイオプリンティング技術の開発2018

    • 著者名/発表者名
      境 慎司, 中村 真人
    • 学会等名
      第121回 日本画像学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] インクジェット(5-2) 応用/3Dプリンティング/バイオプリンティング2018

    • 著者名/発表者名
      中村 真人, 岩永 進太郎, 浜田 裕太, 黒岡 武俊, 境 慎司
    • 学会等名
      第121回 日本画像学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 組織構築に向けた中空アルギン酸ゲルモールドを用いた細胞ファイバーの作製2018

    • 著者名/発表者名
      室江 拓哉, 岩永 進太郎, 阿曽 祐也, 境 慎司, 黒岡 武俊, 中村 真人
    • 学会等名
      第5回富山・バーゼル医薬品研究開発シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 3Dバイオプリンティング2018

    • 著者名/発表者名
      境 慎司
    • 学会等名
      第70回 日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 複数素材が適用可能なインクジェット式バイオプリンターを利用した細胞パターニングの構築2018

    • 著者名/発表者名
      Gantumur Enkhtuul, 木村 美夢, 境 慎司, 中畑 雅樹, 田谷 正仁
    • 学会等名
      第50回 化学工学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] キトサンナノファイバーを用いる3Dバイオプリンティング2018

    • 著者名/発表者名
      服部 晃治, 境 慎司, 中畑 雅樹, 田谷 正仁
    • 学会等名
      第50回 化学工学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 光回復酵素と可視光を用いてパターニング可能な培養基材の開発2018

    • 著者名/発表者名
      小川 健斗, 境 慎司, 中畑 雅樹, 山元 淳平, 岩井 成憲, 田谷 正仁
    • 学会等名
      第50回 化学工学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 西洋ワサビペルオキシダーゼを使った細胞培養用エレクトロスピニング不織布の作製2018

    • 著者名/発表者名
      古野 琴子, 境 慎司, 鈴木 啓一郎, 田谷 正仁
    • 学会等名
      第50回 化学工学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 西洋わさび由来ペルオキシダーゼ代替触媒としてのヘミンの細胞毒性低減とその応用2018

    • 著者名/発表者名
      古川 翔太, 境 慎司, 田谷 正仁
    • 学会等名
      第4回 日本生物工学会西日本支部 講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] キトサンを用いた三次元多孔質構造の3Dプリンティングとその応用2018

    • 著者名/発表者名
      本田 尚之, 境 慎司, 田谷 正仁
    • 学会等名
      第4回 日本生物工学会西日本支部 講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] キトサンを含むバイオインクを用いた3Dプリンティング2018

    • 著者名/発表者名
      山本 翔太, 境 慎司, 田谷 正仁
    • 学会等名
      第4回 日本生物工学会西日本支部 講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 金属-配位子相互作用により架橋されるゼラチンの合成とインクジェットプリンティングへの応用2018

    • 著者名/発表者名
      平岡功匡, 中畑 雅樹, 境 慎司, 田谷 正仁
    • 学会等名
      化学工学会 中国四国支部・関西支部合同徳島大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Development of Bioinks Containing Nanofibrillated Chitosan for Extrusion 3D Bioprinting2018

    • 著者名/発表者名
      S Sakai, K Hattori, M Taya
    • 学会等名
      The 14th Asian Congress on Biotechnology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Horseradish Peroxidase-Catalyzed Hydrogelation Consuming Enzyme-Produced Hydrogen Peroxide in the Presence of Reducing Sugars2018

    • 著者名/発表者名
      E Gantumur, S Sakai, M Taya
    • 学会等名
      The 14th Asian Congress on Biotechnology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Inkjet plus enzyme-mediated bioprinting for controlled cell immobilization on substrates2018

    • 著者名/発表者名
      M Kimura, E Gantumur, S Sakai, M Taya
    • 学会等名
      The 14th Asian Congress on Biotechnology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Development of nanofiber nonwoven fabric applicable for genome editing in vivo2018

    • 著者名/発表者名
      K Furuno, S Sakai, K Suzuki, M Taya
    • 学会等名
      The 14th Asian Congress on Biotechnology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 過酸化水素蒸気中での酵素による架橋形成反応にもとづく3Dバイオプリンティング技術の開発2018

    • 著者名/発表者名
      境 慎司,望月佳,田谷正仁
    • 学会等名
      化学工学会 第83年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 微量の過酸化水素を含む空気とHRPを用いた微量押し出し式3D-Bioprinitng技術の開発2017

    • 著者名/発表者名
      望月佳,境慎司,中畑雅樹,田谷正仁
    • 学会等名
      第39回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Peroxidase-catalyzed microextrusion bioprinting in vaporized ppm-level hydrogen peroxide2017

    • 著者名/発表者名
      Kei Mochizuki, Shinji Sakai, Nakahata Masaki, Masahito Taya
    • 学会等名
      2017 International Symposium of Materials on Regenerative Medicine (ISOMRM)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Visible light induced alginate-based hydrogel formation catalyzed by ruthenium complex and application to 3D printing2017

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Kamei, Touko Mori, Shinji Sakai, Masahito Taya
    • 学会等名
      2017 International Symposium of Materials on Regenerative Medicine (ISOMRM)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Bioprinting of human adipose stem cell-laden hyaluronic acid/gelatin-based hydrogel constructs through micro-extrusion and visible light-irradiation2017

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Ohi、Shinji Sakai、Masahito Taya
    • 学会等名
      2017 International Symposium of Materials on Regenerative Medicine (ISOMRM)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Drop-on-drop 3D printing through horseradish peroxidase-catalyzed hydrogelation2017

    • 著者名/発表者名
      Shinji Sakai, Kohei Ueda, Masahito Taya, Makoto Nakamura
    • 学会等名
      28th Annual Conference of the European Society for Biomaterials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cell-laden hydrogel bioprinting using enzymatic hydrogelation and inkjetting2017

    • 著者名/発表者名
      Shinji Sakai, Gantumur Enkhtuul, Kohei Ueda, Masahito Taya
    • 学会等名
      3rd Latin-America Symposium on Microencapsulation
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] フェノール性水酸基導入高分子を使ったバイオプリンティング2016

    • 著者名/発表者名
      境慎司、田谷正仁、中村真人
    • 学会等名
      2016年 化学工学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 西洋わさび由来ペルオキシダーゼによる架橋反応を利用した3Dバイオプリンティング2016

    • 著者名/発表者名
      境慎司、田谷正仁、中村真人
    • 学会等名
      第68回日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Effect of encapsulation in hydrogel sheath through cell cycle progression2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Hotta, Shinji Sakai and Masahito Taya
    • 学会等名
      24th International Conference on Bioencapsulation
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cell-selective encapsulation in hydrogel sheaths using antibody conjugated HRP2016

    • 著者名/発表者名
      Mikako Sengoku, Shinji Sakai and Masahito Taya
    • 学会等名
      24th International Conference on Bioencapsulation
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of enzymatic reactions for hydrogel-based biomedical engineering2016

    • 著者名/発表者名
      Shinji Sakai
    • 学会等名
      International Conference on Bio-Fabrication and Bio-monitoring 2016 (ICBB 2016)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cell encapsulation in microparticles by inkjetting and enzymatic cross-linking2016

    • 著者名/発表者名
      Gantumur Enkhtuul, Shinji Sakai, Masahito Taya
    • 学会等名
      The 22nd Symposium of Young Asian Biological Engineers’ Community (YABEC) 2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Enzymatic immobilization of low molecular weight hyaluronic acid in gelatin hydrogel: A strategy to promote endothelial cell migration2016

    • 著者名/発表者名
      Mehdi Khanmohammadi, Shinji Sakai, Masahito Taya
    • 学会等名
      The 22nd Symposium of Young Asian Biological Engineers’ Community (YABEC) 2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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