| 研究課題/領域番号 |
18H01338
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
東藤 貢 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (80274538)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 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: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
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| キーワード | iPS細胞 / 心筋細胞 / 拍動 / サルコメア力学 / 粘弾性 / 能動的応力 / 生体力学 / エネルギー変換 / 細胞工学 / 生体エネルギー / 粘弾性理論 / 数値解析 / 循環器系 / 生体材料 |
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| 研究成果の概要 |
心臓原始形態モデル開発のための基本的材料として、iPS細胞由来心筋細胞を用いて自己的に拍動する心筋細胞シートを作製した。さらに、拍動挙動を表す数理モデル開発に必要な構成則を、能動的応力の理論式と粘弾性直列モデルを組み合わせることで導出し、実験結果と一致することを確認した。次に、心臓原始形態モデルの部分的構造部材として、心筋細胞シートを利用してチューブ状３次元構造体の開発に成功した。さらに、チューブの拍動により内部で拍動に連動した流動が存在することを確認した。また、心筋シートと同様に、能動的応力と粘弾性モデルを組み合わせて導出した構成則が、応力-ひずみ挙動をよく再現することを確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
動物心筋細胞やiPS細胞由来心筋細胞を用いて自己的に拍動するアクチュエータを作製した研究例は見受けられるが、その力学挙動の詳細に関する研究は少なく、特に応力-ひずみ応答に関連した理論的研究はほとんど行われていなかった。本研究は、世界で初めてiPS細胞由来心筋細胞シートと３次元チューブ状構造体の拍動に関連した応力-ひずみ応答が、能動的応力の理論式と粘弾性モデルを組み合わせることで表現できることを明らかにした。さらに、本研究で開発したチューブ状構造体は、循環器系システムモデルの開発に利用可能であり、循環器系医学への貢献も期待される。
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