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Egg-in-Cubeプラットホーム:3次元血管誘導と力学刺激応答試験への応用

研究課題

研究課題/領域番号 18H01395
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
研究機関九州工業大学

研究代表者

川原 知洋  九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 准教授 (20575162)

研究分担者 佐藤 有紀  九州大学, 医学研究院, 准教授 (90508186)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2020年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2019年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2018年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
キーワード生体シミュレータ / ニワトリ胚 / 機能性人工殻 / 血管誘導 / 力学刺激応答計測
研究成果の概要

本研究では,透明人工殻でニワトリ胚を長期培養しながら自在な観察・操作を行うことができる生体プラットホーム(Egg-in-Cube)について,人工殻表面に構造体を付加して2次元的に部分血管誘導を行う技術を発展させ,3次元的に血管誘導を行う方法論の確立を試みた.結果的に,人工殻表面に付加する構造体(四角形状のシリコンチューブ)の作製や,人工殻への統合方法を確立したことで,高い確率で血管の部分誘導を達成した.また,誘導した血管に対して観察や操作を加えるための周辺技術開発も行い,部分誘導した血管の力学刺激応答計測への応用可能性についても探索を行った.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,血管形成を3次元的かつ局所的な空間に誘導する学理に関する1つの方法論を構築できた.今後は,より複雑な形状を有する構造体を用いた誘導や複数血管の並列誘導への応用が考えられる.また,3次元的に部分誘導した血管には局所的な力学刺激が可能であるため,刺激前後の血管壁の細胞や血球の応答・形態変化について実際の循環器を用いた試験が可能である.本研究では,微細な血管内に微粒子を打ち込む技術や血管の様子を長時間にわたって観察可能な技術等についても開発を進めることができた.したがって,今後はこれらの技術を統合することで,薬剤試験や微細手術トレーニングなどへの幅広い展開が期待できる.

報告書

(4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
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件、 招待講演 6件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Three-motorized-stage cyclic stretching system for cell monitoring based on chamber local displacement waveforms2019

    • 著者名/発表者名
      Wenjing Huang, Sheng Zhang, Belal Ahmad, and Tomohiro Kawahara
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 9(8) 号: 8 ページ: 1560-1560

    • DOI

      10.3390/app9081560

    • NAID

      120006649517

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ニワトリ胚を用いたバイオ医療プラットホームの開発と応用2020

    • 著者名/発表者名
      川原知洋
    • 学会等名
      次世代スーパーマイクロサージャリー研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 透明人工殻内で培養したニワトリ胚微細血管への微粒子注入と観察2019

    • 著者名/発表者名
      上田倫也,川原知洋
    • 学会等名
      第42回日本バイオレオロジー学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ニワトリ胚微細血管へのマイクロンジェション技術の開発2019

    • 著者名/発表者名
      上田倫也,川原知洋
    • 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] Chick Embryo based Microcirculation Platform for Biomedical Applications2019

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Kawahara
    • 学会等名
      16th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 本物の微小循環器系が利用できるナノロボコン用実験プラットホーム2019

    • 著者名/発表者名
      川原知洋
    • 学会等名
      SICE 分子ロボティクス研究会・JST 分子ロボット倫理研究会合同研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Egg-in-Cube:実際の循環器系を用いることができるバイオ医療プラットホームの開発2019

    • 著者名/発表者名
      上田倫也,川原知洋
    • 学会等名
      第20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
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 生体と機械のスマートインテグレーション2019

    • 著者名/発表者名
      川原知洋
    • 学会等名
      日本機械学会機素潤滑設計部門「ヒューマン・マシン・インターフェイス設計研究会」,
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Egg-in-Cube プラットホームのための全方向タイムラプス観察システムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      谷口発至,川原知洋
    • 学会等名
      第31回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 透明人工殻を用いたニワトリ胚の三次元的血管誘導メカニズムの考察と応用2018

    • 著者名/発表者名
      福田将大,谷口発至,川原知洋
    • 学会等名
      第31回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ロボットで生物を調べる。ロボットに活かす。2018

    • 著者名/発表者名
      川原知洋
    • 学会等名
      広島大学大学院工学研究科 システムサイバネティクス特別講義
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Microrobotic Platform for Biomedical Applications2018

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Kawahara
    • 学会等名
      Translational Imaging Center Seminar at University of Southern California
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 川原研究室webページ

    • URL

      https://www.lsse.kyutech.ac.jp/~kawahara/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 川原研究室webページ

    • URL

      http://www.lsse.kyutech.ac.jp/~kawahara/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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