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ゲル微粒子の疑似反磁性操作によるバイオハイブリッド3次元造形技術の創出

研究課題

研究課題/領域番号 17H03202
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 知能機械学・機械システム
研究機関信州大学

研究代表者

秋山 佳丈  信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (80585878)

研究分担者 鈴木 大介  信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (90547019)
加納 徹  東京理科大学, 工学部情報工学科, 助教 (40781620)
小関 道彦  信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (50334503)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2018年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2017年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワード相対的反磁性アセンブリ / ゲル微粒子 / ソフトアクチュエータ / 相対的反磁性 / 3次元造形 / バイオハイブリッド / マイクロマシン / 疑似反磁性
研究成果の概要

微小な閉鎖空間内における生体親和性の高い3次元造形法を確立することが出来れば,細胞から組織や器官を基板上に作り出す“Organ-on-chip”の実現に大きく近づくことが出来る.本研究では,正と負に帯電した2種類のゲル微粒子を静電的に吸着させ造形するという新しい概念に基づき,研究代表者独自の非磁性粒子を磁場により凝集させる手法により,生体適合性の非常に高いバイオハイブリッド3次元造形法の確立した.さらに,このゲル微粒子に熱応答性高分子を含ませることで熱収縮性のアクチュエータとして機能することも確認した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,光硬化剤によらない新たな3次元造形法を提案し実証した.本手法は,生体適合性が高く,ソフトなゲル構造体を構築できる.さらに熱応答性を付与することでソフトアクチュエータとしても活用可能である.近年注目を集める”Organ-on-chip”(基板上に各種臓器の微小な組織を構築し集積化したもの)等の開発に向けて,新たな手段を提供できるだろう.

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] An Electrical Stimulation Culture System for Daily Maintenance-Free Muscle Tissue Production2021

    • 著者名/発表者名
      Akiyama Yoshitake、Nakayama Akemi、Nakano Shota、Amiya Ryuichiro、Hirose Jun
    • 雑誌名

      Cyborg and Bionic Systems

      巻: 2021 ページ: 1-12

    • DOI

      10.34133/2021/9820505

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Microrobots Actuated by Living Muscle2020

    • 著者名/発表者名
      AKIYAMA Yoshitake
    • 雑誌名

      The Journal of The Institute of Electrical Engineers of Japan

      巻: 140 号: 9 ページ: 595-597

    • DOI

      10.1541/ieejjournal.140.595

    • NAID

      130007893756

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Improved and reproducible cell viability in the superflash freezing method using an automatic thawing apparatus2020

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Hiroki、Akiyama Yoshitake
    • 雑誌名

      Cryobiology

      巻: 96 ページ: 12-18

    • DOI

      10.1016/j.cryobiol.2020.09.003

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Acoustic focusing of microplastics in microchannels: A promising continuous collection approach2020

    • 著者名/発表者名
      Akiyama Yoshitake、Egawa Takatoshi、Koyano Kiyoshi、Moriwaki Hiroshi
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B: Chemical

      巻: 304 ページ: 127328-127328

    • DOI

      10.1016/j.snb.2019.127328

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cryoprotectant-free cryopreservation of mammalian cells by superflash freezing2019

    • 著者名/発表者名
      Akiyama Yoshitake、Shinose Masato、Watanabe Hiroki、Yamada Shigeru、Kanda Yasunari
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 116 号: 16 ページ: 7738-7743

    • DOI

      10.1073/pnas.1808645116

    • 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] Insect Muscular Tissue-Powered Swimming Robot2019

    • 著者名/発表者名
      Yalikun Yaxiaer、Uesugi Kaoru、Hiroki Minamida、Shen Yigang、Tanaka Yo、Akiyama Yoshitake、Morishima Keisuke
    • 雑誌名

      Actuators

      巻: 8 号: 2 ページ: 30-30

    • DOI

      10.3390/act8020030

    • 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] Temperature-responsive culture surfaces for insect cell sheets to fabricate a bioactuator2019

    • 著者名/発表者名
      Uesugi Kaoru、Sakuma Yui、Akiyama Yoshitake、Akiyama Yoshikatsu、Iwabuchi Kikuo、Okano Teruo、Morishima Keisuke
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: 33 号: 5 ページ: 219-231

    • DOI

      10.1080/01691864.2019.1568908

    • 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] 逆転の発想で,細胞を磁場であやつる2018

    • 著者名/発表者名
      秋山佳丈
    • 雑誌名

      生物工学

      巻: 96(39 ページ: 143-143

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 磁気を使って細胞を任意形状に配置2017

    • 著者名/発表者名
      秋山佳丈
    • 雑誌名

      ケミカルエンジニヤリング

      巻: 62 ページ: 35-41

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 相対的反磁性アセンブリにより作製したゲル微粒子凝集体のヤング率測定2021

    • 著者名/発表者名
      横田美彩希,湊遥香,鈴木大介,秋山佳丈
    • 学会等名
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 磁気アルキメデス効果を用いた磁気走査型細胞描画における最適走査速度の検討2020

    • 著者名/発表者名
      中野 翔太,菱田 豊,秋山 佳丈
    • 学会等名
      日本機械学会 2020年度年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ・ナノテクノロジーの医工学や環境問題への応用2020

    • 著者名/発表者名
      秋山佳丈
    • 学会等名
      産学官連携交流会in松本2020&産業技術の芽シーズ発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 磁気アルキメデス効果を用いた磁気走査型細胞パターニング2019

    • 著者名/発表者名
      秋山佳丈, 菱田豊
    • 学会等名
      日本機械学会 , 第10回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 相対的反磁性ゲル微粒子凝集によるU字型マニピュレータ造形に向けた数値解析2019

    • 著者名/発表者名
      秋山佳丈, 加納徹, 末永寿恵, 湊遥香, 鈴木大介
    • 学会等名
      日本機械学会 , 2019年度年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] マイクロゲルアクチュエータの造形に向けたゲル微粒子凝集体の熱応答性評価2019

    • 著者名/発表者名
      末永寿恵,湊遥香,鈴木大介,秋山佳丈
    • 学会等名
      日本機械学会 , ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 相対的反磁性を利用した任意形状 2 次元細胞パターニングに向けた磁気走査条件の検討2018

    • 著者名/発表者名
      菱田 豊,秋山 佳丈
    • 学会等名
      第19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
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Aggregation of charged microgels by relatively diamagnetic assembly2018

    • 著者名/発表者名
      H. Suenaga, H. Minato, D. Suzuki, Y. Akiyama
    • 学会等名
      29th 2018 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ラベルフリー反磁性細胞パターニングにおける磁石直径と位置の影響評価2018

    • 著者名/発表者名
      菱田 豊,秋山 佳丈
    • 学会等名
      日本機械学会 , 2018年度年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 相対的反磁性を用いたゲル微粒子の3次元造形に向けた検討2018

    • 著者名/発表者名
      末永寿恵,湊遥香,鈴木大介,秋山佳丈
    • 学会等名
      日本機械学会 , 2018年度年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 疑似反磁性アセンブリによる微小構造体上への 直接的3次元心筋組織の構築2017

    • 著者名/発表者名
      末永寿恵,杉原惇嗣,秋山佳丈
    • 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] 磁気アルキメデス効果を用いた磁気走査型細胞パターニング―3次元磁気走査システムの構築とその評価―2017

    • 著者名/発表者名
      菱田豊,秋山佳丈
    • 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] インクジェット技術を利用した細胞瞬間凍結保存法における凍結状態の評価2017

    • 著者名/発表者名
      篠瀬 真人,秋山 佳丈
    • 学会等名
      日本機械学会 2017年度年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 疑似反磁性アセンブリにより構築した微小心筋組織の力学的特性の評価2017

    • 著者名/発表者名
      末永寿恵,杉原惇嗣,堀江正信,秋山佳丈
    • 学会等名
      第69回日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ラベルフリー磁気走査法による細胞パターニングの実証2017

    • 著者名/発表者名
      菱田豊,秋山佳丈
    • 学会等名
      生体医工学シンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ流路内における疑似反磁性細胞パターニングに向けた基礎的検討2017

    • 著者名/発表者名
      菱田豊,秋山佳丈
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第36回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Direct Bioactuator Formation on Microstructure by Quasi-diamagnetic Assembly2017

    • 著者名/発表者名
      H. Suenaga, J. Sugihara, M. Horie, Y. Akiyama
    • 学会等名
      The 21st International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 骨格筋細胞ゲルのモデル化に向けた基礎的検討2017

    • 著者名/発表者名
      遠藤佑真,瀧澤秀世,秋山佳丈
    • 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
  • [図書] 生体筋によるバイオハイブリッドロボット(ロボット工学ハンドブック)2020

    • 著者名/発表者名
      秋山佳丈
    • 総ページ数
      1
    • 出版者
      コロナ社
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 三次元造形体及びその製造方法2017

    • 発明者名
      秋山佳丈,鈴木大介,湊遙香
    • 権利者名
      信州大学
    • 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

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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