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生体高分子の3次元印刷を可能とする新規バイオインキの開発と生体材料構築への応用

研究課題

研究課題/領域番号 17K05932
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生体関連化学
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

水野 稔久  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90345950)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードバイオインキ / 細胞培養足場 / 増殖因子 / 架橋性高分子 / 細胞接着 / 不織布 / 細胞足場基材 / 3Dプリンター / 蛋白質 / 細胞培養 / ヒュスゲン環化付加反応 / 細胞培養基材 / 生体材料 / 生体分子 / マイクロ・ナノデバイス
研究成果の概要

本研究では、生体高分子を変性させることなく3次元に印刷形可能な「生体高分子に対するバイオインキ」の開発を行い、こちらを用いた生理活性材料構築の検討と細胞培養基材としての機能評価を目指した。検討の結果、コア部分にポリアクリルアミド系のバイオインキ、シェル部分に架橋ゼラチンを用いた材料が生体高分子を含んで3次元成形させ、細胞培養材料として用いるには適していることがわかった。実際に、あらかじめ増殖因子蛋白質を内包させた細胞培養材料を作製し、ここにマウス由来線維芽細胞NIH3T3細胞を播種して細胞増殖過程への効果を確認したところ、材料からの徐放に基づく顕著な細胞増殖速度の加速が確認された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生体外で未分化細胞から臓器や組織の再生を行うためには、それに適した3次元構造を持った細胞培養材料の開発が必要とされている。また未分化細胞から目的とする成熟細胞へ分化させつつ、目的の細胞集団(すなわち臓器や組織)へと自己組織化させるためには、細胞成長因子、分化誘導因子などの蛋白質薬剤を効率よく細胞に作用できる薬剤徐放性を備えていることも大事である。本研究では、この蛋白質薬剤徐放性と細胞接着性を兼ね備えた細胞培養材料作成が、蛋白質薬剤を安定に内包可能なポリアクリルアミド系バイオインキと架橋ゼラチンを組み合わせて利用することで可能となることを明らかとした。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Development of New Antimicrobial Agents from Cationic PG-surfactants containing oligo-Lys peptide2018

    • 著者名/発表者名
      R. Kimura, M. Shibata, S. Koeda, A. Miyagawa, H. Yamamura, T. Mizuno
    • 雑誌名

      Bioconjugate Chemistry

      巻: 29 号: 12 ページ: 4072-4082

    • DOI

      10.1021/acs.bioconjchem.8b00693

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Construction of enzyme-encapsulated fibermats from the cross-linkable copolymers poly(acrylamide)- co -poly(diacetone acrylamide) with the bi-functional cross-linker, adipic acid dihydrazide2017

    • 著者名/発表者名
      Ido Yuya、Ma?on Anthony L.B.、Iguchi Makito、Ozeki Yuto、Koeda Shuhei、Obata Akiko、Kasuga Toshihiro、Mizuno Toshihisa
    • 雑誌名

      Polymer

      巻: 132 ページ: 342-352

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2017.10.057

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 細胞培養可能な新規足場基材の開発2019

    • 著者名/発表者名
      近藤 麻衣, 水野 稔久
    • 学会等名
      第68回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 天然樹脂を利用した新規細胞培養足場基材の開発および評価2019

    • 著者名/発表者名
      近藤 麻衣, 水野 稔久
    • 学会等名
      第13回バイオ関連化学シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 蛋白質内包可能なゼラチン/ポリアクリルアミド高分子型コアシェル不織布上での細胞培養の検討2019

    • 著者名/発表者名
      谷川 雄治, 水野 稔久
    • 学会等名
      第13回バイオ関連化学シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 増殖因子蛋白質を内包したゼラチン/ポリアクリルアミドコアシェル不織布の作製と細胞を用いた機能評価2019

    • 著者名/発表者名
      谷川 雄治, 水野 稔久
    • 学会等名
      2019年 繊維学会秋季研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 細胞培養に利用可能な新規足場基材の開発および評価2019

    • 著者名/発表者名
      近藤 麻衣, 水野 稔久
    • 学会等名
      第28回ポリマー材料フォーラム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質を徐放可能なゼラチン/アクリルアミド系コポリマーコアシェル不織布上での細胞培養の検討2019

    • 著者名/発表者名
      谷川 雄治, 水野 稔久
    • 学会等名
      第28回ポリマー材料フォーラム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 化学反応性膜蛋白質可溶化試薬を用いた膜蛋白質の可溶化とその後のゲル化による膜蛋白質内包ゲルファイバーの作製と評価2018

    • 著者名/発表者名
      嶋本太郎、谷口明希、野地智康、川上恵典、出羽毅久、神谷信夫、伊藤繁、水野稔久
    • 学会等名
      第67回高分子年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 薬剤を内包したCore-shell不織布の作製と細胞を用いた機能評価2018

    • 著者名/発表者名
      浅野 有紀、尾関 佑斗、小幡 亜希子、春日 敏宏、水野 稔久
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 膜蛋白質をナノ繊維内部に固定化した不織布の作製と評価2018

    • 著者名/発表者名
      嶋本 太郎、野地 智康、川上 惠典、出羽 毅久、神谷 信夫、伊藤 繁、水野 稔久
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Design of Novel Antimicrobial Lipopeptides from Cationic PG-surfactants2018

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, R. Kimura, M. Shibata, S. Koeda, A. Miyagawa, and H. Yamamura
    • 学会等名
      12TH ISMM
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Surface modification of nanofibers of the hydrolysis enzyme-encapsulated fibermats with poly(ε-caprolactone)2018

    • 著者名/発表者名
      S. Kihira, Y. Ido, A. Obata, T. Kasuga, T. Mizuno
    • 学会等名
      2nd FRIMS International Symposium on Frontier Materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 増殖因子FGF2の大腸菌発現系を用いた発現検討と生理活性評価2017

    • 著者名/発表者名
      浅野有紀,中村彰伸,築地真也,水野稔久
    • 学会等名
      第66回高分子年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of Novel Surfactants for Membrane Proteins’ Researches2017

    • 著者名/発表者名
      Toshihisa Mizuno, Shuhei Koeda
    • 学会等名
      31th Annual Symposium of Protein Society Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 蛋白質内包不織布からの蛋白質漏洩挙動の評価2017

    • 著者名/発表者名
      井戸祐也,Anthony. L. B. Marcon,尾関佑斗,井口真樹人,小幡亜希子,春日敏宏,水野稔久
    • 学会等名
      第27回バイオ高分子シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 不織布への機能性核酸の内包固定化と核酸分解酵素からの保護効果2017

    • 著者名/発表者名
      水野光二,小枝周平,井口真樹人,小幡亜希子,春日敏宏,水野稔久
    • 学会等名
      第27回バイオ高分子シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 蛋白質を内包固定化したコア-シェル型不織布の構築2017

    • 著者名/発表者名
      井戸祐也,A. L. B. Marcon,井口真樹人,尾関佑斗,小幡亜希子,春日敏宏,水野稔久
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 生体高分子を内包固定化した不織布の作製と機能化2017

    • 著者名/発表者名
      水野稔久
    • 学会等名
      2nd Symposium on New Trends of Nano- or Bio-Materials Design in Supramolecular Chemistry
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Construction and Characterization of Biomacromolecule-encapsulated Fibermats2017

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno
    • 学会等名
      BIT’s 7th Annual World Congress of Nano Science & Technology-2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Construction of Protein-Encapsulated Fibermats Toward Design of Protein-Releasable Cell-Incubation Materials2017

    • 著者名/発表者名
      T. Mizuno, Y. Ido, K. Mizuno, A. L. B. Macon, A. Obata, J. R. Jones, T. Kasuga
    • 学会等名
      International Symposium on Biomedical and Environmental Materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Construction and characterization of FNA‐encapsulated fibermats2017

    • 著者名/発表者名
      K. Mizuno, S. Koeda, A. Obata, J. Sumaoka, T. Kasuga, J. R. Jones, T. Mizuno
    • 学会等名
      International Symposium on Biomedical and Environmental Materials, Nagoya
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Construction of the Enzyme‐Encapsulated Electrospun Fibermats Using the Cross‐linkable Copolymer of Acrylamide and Diacetone Acrylamide2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Ido, M. Iguchi, Y. Ozeki, A. Obata, T. Kasuga, T. Mizuno
    • 学会等名
      International Symposium on Biomedical and Environmental Materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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