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しなやかでウェットな半立体マイクロ構造体の露光作製及び新規バイオチップへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 16H03845
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 ナノマイクロシステム
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

須丸 公雄  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 上級主任研究員 (40344436)

研究分担者 高木 俊之  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (10248065)
研究協力者 森下 加奈  
露久保 淳  
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
18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)
2018年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2017年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2016年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
キーワード光応答ポリマー材料 / ハイドロゲル / フォトリソグラフィ / 半立体構造 / 細胞培養足場 / 薬物リリース / 光応答性ポリマー材料 / マイクロファブリケーション / ソフトマテリアル
研究成果の概要

ハイドロゲルシートからなる半立体マイクロ構造体を市販材料のみを用いて、フォトリソグラフィを通じた工程で作製する手法を確立した。また、十分な細胞接着性を付与することで、これらを足場とする新たな半立体細胞培養系の構築を実証した。さらに、光に鋭敏に応答して水溶化する新規ポリマー材料を開発、細胞の選択剥離回収、特定細胞のオンプレート純化、パターニングとそれに引き続く選択剥離、薬物リリースの時空間制御、半立体細胞組織体の構築など、光を用いた多彩な細胞プロセシングを実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

新たに構築したしなやかな半立体細胞培養系は、平面固定培養と集塊浮遊培養の両方のメリットを併せ持ち、プラスチックやガラスなど、従来の硬質材料上での培養で失われてしまう組織特異的機能の維持が期待され、ヒト由来の培養細胞を用いたバイオアッセイの高精度化に貢献することが見込まれる。さらに、新たに開発された光応答性ポリマーは、細胞培養環境中で鋭敏な光応答水溶化を示すもので、細胞培養系をはじめとする種々のバイオシステムを光で自在に制御し、これまでにない高度な自動化や詳細な解析を可能にする重要な手段として、今後広く活用されることが期待される。

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

    (41件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 12件、 招待講演 5件) 図書 (2件) 備考 (1件) 産業財産権 (5件) (うち外国 2件)

  • [雑誌論文] Photoresponsive Aqueous Dissolution of Poly(N-Isopropylacrylamide) Functionalized with o-Nitrobenzaldehyde through Phase Transition2018

    • 著者名/発表者名
      Sumaru Kimio、Takagi Toshiyuki、Morishita Kana、Kanamori Toshiyuki
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 19 号: 7 ページ: 2913-2922

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.8b00470

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of pocket-like hydrogel microstructures through photolithography2018

    • 著者名/発表者名
      Sumaru Kimio、Takagi Toshiyuki、Morishita Kana、Satoh Taku、Kanamori Toshiyuki
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 14 号: 28 ページ: 5710-5714

    • DOI

      10.1039/c8sm00865e

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Automated adherent cell elimination by a high-speed laser mediated by a light-responsive polymer2018

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Yohei、Matsumoto Junichi、Kumagai Shohei、Morishita Kana、Xiang Long、Kobori Yohei、Hori Seiji、Suzuki Masami、Kanamori Toshiyuki、Hotta Kazuhiro、Sumaru Kimio
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 1 号: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1038/s42003-018-0222-4

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 細胞の自在操作を実現する新規光応答性ポリマー材料 (特集 革新的創薬研究への挑戦)2018

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄 , 高木 俊之 , 金森 敏幸
    • 雑誌名

      化学工業

      巻: 69 ページ: 579-584

    • NAID

      40021643145

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Photo- and Thermoresponsive Dehydration of Spiropyran-Functionalized Polymer Regulated by Molecular Recognition2017

    • 著者名/発表者名
      Sumaru Kimio、Takagi Toshiyuki、Satoh Taku、Kanamori Toshiyuki
    • 雑誌名

      Macromolecular Rapid Communications

      巻: 39 号: 1 ページ: 1700234-1700234

    • DOI

      10.1002/marc.201700234

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sectioning of Cultured Cell Monolayer Using Photo-Acid-Generating Substrate and Micro-Patterned Light Projection2017

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、森下 加奈、高木 俊之、佐藤 琢、金森 敏幸
    • 雑誌名

      EUROPEAN POLYMER JOURNAL

      巻: 印刷中 ページ: 733-742

    • DOI

      10.1016/j.eurpolymj.2017.02.021

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 光応答性ポリマー膜が拓く新しいバイオマニピュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄
    • 学会等名
      春季講演会・膜工学サロン
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] バイオシステムの自在操作を実現する光応答性ポリマー材料2019

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄
    • 学会等名
      産総研・NEDO合同フォーラム@静岡
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Micro-Manipulation of Hydrogel Sheet through Photoresponsive Polymer2018

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、高木 俊之、森下 加奈、佐藤 琢、金森 敏幸
    • 学会等名
      GelSympo2018
    • 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] 薬物リリースの時空間制御を実現する光応答性培養基材2018

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、高木 俊之、森下 加奈、金森 敏幸
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Novel Polymer Materials Exhibiting Photo-Induced Aqueous Dissolution2018

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、高木 俊之、森下 加奈、金森 敏幸
    • 学会等名
      IPC2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Micro-Soft-Actuator Driven by Light in Aqueous Systems2018

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、高木 俊之、森下 加奈、佐藤 琢、金森 敏幸
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photo-Dissoluble Polymer Thin Layer for Micro-Biomanipulation2018

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、高木 俊之、森下 加奈、金森 敏幸
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ニトロベンズアルデヒド修飾ポリマーを用いた光自在細胞操作2018

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、高木 俊之、森下 加奈、金森 敏幸
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 光応答性ポリマー膜を用いた薬物リリースの時空間制御2018

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、高木 俊之、森下 加奈、金森 敏幸
    • 学会等名
      膜シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Photolithographic fabrication of semi 3-D hydrogel microstructures for novel cell culture system2018

    • 著者名/発表者名
      露久保 淳、須丸 公雄、金森 敏幸
    • 学会等名
      The 10th International Symposium on Microchemistry and Microsystems(ISMM)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photolithographic fabrication of pocket-like hydrogel microstructures for novel cell culture system2018

    • 著者名/発表者名
      露久保 淳、須丸 公雄、金森 敏幸
    • 学会等名
      GelSympo2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] emi-3D Hydrogel Microstructures Fabricated through Photolithography2017

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、高木 俊之、森下 加奈、佐藤 琢、金森 敏幸
    • 学会等名
      Gelsympo2017
    • 発表場所
      日本大学津田沼キャンパス、習志野
    • 年月日
      2017-03-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヒトiPS細胞の光プロセシング2017

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、森下 加奈、高木 俊之、佐藤 琢、金森 敏幸
    • 学会等名
      つくば医工連携フォーラム2017
    • 発表場所
      物質・材料研究機構、つくば
    • 年月日
      2017-01-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ニトロベンズアルデヒド修飾ポリマーの光応答水溶と光細胞操作への応用2017

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、高木 俊之、森下 加奈、金森 敏幸
    • 学会等名
      第66回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光応答性ポリマーとレーザーを用いた培養細胞の高速プロセシング2017

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、松本 潤一、林 洋平、堀 清次、森下 加奈、鈴木 正美、小堀 洋平、Long Xiang、金森 敏幸
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] シクロデキストリンの分子認識によって選択制御されるフォトクロミックポリマーの光応答2017

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、高木 俊之、佐藤 琢、金森 敏幸
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] PAGポリマー担持基材を用いた培養細胞の光切断・細分化プロセシング2017

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、森下 加奈、佐藤 琢、金森 敏幸
    • 学会等名
      電気学会バイオメディカルオプティクス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ポリマー薄膜の光水溶化に基づく微小物体の精密操作2017

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、高木 俊之、森下 加奈、金森 敏幸
    • 学会等名
      膜シンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication and Application of Semi-3D Microstructures Composed of Hydrogel Sheet2016

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、高木 俊之、森下 加奈、佐藤 琢、金森 敏幸
    • 学会等名
      第26回日本MRS年次大会
    • 発表場所
      波止場会館、横浜
    • 年月日
      2016-12-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 培養細胞の選択剥離操作を実現する光水溶化ポリマー薄膜2016

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、高木 俊之、森下 加奈、金森 敏幸
    • 学会等名
      膜シンポジウム2016
    • 発表場所
      関西大学吹田キャンパス、吹田
    • 年月日
      2016-12-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Photo-fabricated semi-3D microstructures composed of hydrogel sheet2016

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、高木 俊之、森下 加奈、佐藤 琢、金森 敏幸
    • 学会等名
      3rd International Conference on Biomaterials Science in Tokyo
    • 発表場所
      東京大学、東京
    • 年月日
      2016-11-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photomanipulation of liquid filaments on photoresponsive microwrinkles2016

    • 著者名/発表者名
      物部 浩達、大園 拓哉、秋山 陽久、須丸 公雄、清水 洋
    • 学会等名
      2nd International Conference on Photoalignment and Photopatterning in Soft Materials
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Soft and Wet Systems Composed of Photoresponsive Polymer Materials2016

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄
    • 学会等名
      12th IUPAC International Conference on Novel Materials and their Synthesis
    • 発表場所
      Hunan Agricultural University、長沙、中国
    • 年月日
      2016-10-18
    • 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] 細胞剥離操作を実現する新規光応答性ポリマー2016

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、高木 俊之、森下 加奈、金森 敏幸
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川大学、横浜
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Photo-responsive polymer materials for biological applications2016

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、高木 俊之、森下 加奈、佐藤 琢、金森 敏幸
    • 学会等名
      3rd International Conference on Bio-based Polymers and Composites (BiPoCo2016)
    • 発表場所
      Hotel Hunguest Forras Szeged, Szeged, Hungary
    • 年月日
      2016-08-31
    • 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] Semi-3D hydrogel microstructures fabricated through photolithography2016

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、高木 俊之、森下 加奈、佐藤 琢、金森 敏幸
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場、神戸
    • 年月日
      2016-05-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Selective elimination, clump production and patterning of hiPSCs by light on PAG-polymer-functionalized substrates2016

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、森下 加奈、高木 俊之、佐藤 琢、金森 敏幸
    • 学会等名
      WBC2016
    • 発表場所
      Palais des Congres de Montreal, Montreal, Canada
    • 年月日
      2016-05-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] 刺激応答性高分子ハンドブック「水系で光制御されるフォトクロミックポリマー材料」2018

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄, 高木 俊之, 金森 敏幸
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      4860435354
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] ソフトアクチュエータの材料・構成・応用技術(「光応答スピロピランゲルアクチュエータ」)2017

    • 著者名/発表者名
      須丸 公雄、高木 俊之、杉浦 慎治、金森 敏幸
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      S&T出版
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 】

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 架橋ポリマー構造体及びその使用2018

    • 発明者名
      須丸 公雄、高木 俊之、森下 加奈、金森 敏幸
    • 権利者名
      産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-104099
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 高分子化合物およびこれを用いた細胞操作方法2017

    • 発明者名
      須丸公雄、高木俊之、金森敏幸、森下加奈
    • 権利者名
      須丸公雄、高木俊之、金森敏幸、森下加奈
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 架橋ポリマー構造体の製造方法2016

    • 発明者名
      須丸 公雄、高木 俊之、森下 加奈、金森 敏幸
    • 権利者名
      産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016
    • 取得年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 高分子化合物およびこれを用いた細胞操作方法2016

    • 発明者名
      須丸公雄、高木俊之、金森敏幸、森下加奈
    • 権利者名
      須丸公雄、高木俊之、金森敏幸、森下加奈
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-114432
    • 出願年月日
      2016-06-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 架橋ポリマー構造体及びその使用2016

    • 発明者名
      須丸公雄、高木俊之、森下加奈、金森敏幸
    • 権利者名
      須丸公雄、高木俊之、森下加奈、金森敏幸
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-04-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 外国

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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