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酵素反応で定着・除去可能なインク群を駆使して実現する血管網構造含有組織体の構築

研究課題

研究課題/領域番号 18H01797
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27040:バイオ機能応用およびバイオプロセス工学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

境 慎司  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20359938)

研究分担者 中畑 雅樹  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (40755641)
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
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2018年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
キーワード再生医療 / 組織工学 / バイオプリンティング / 3Dプリンティング / 生物化学工学
研究成果の概要

本研究では、酵素反応で定着・除去可能なインク群を駆使した3Dバイオプリンティングにより、機能的な3次元組織体を構築する方法の開発を行った。これを実現するために、当該インクを用いた新たな3Dバイオプリント法を開発するとともに、同インク群を用いることで、酵素だけでなく可視光応答性光触媒を用いたヒト脂肪由来幹細胞の分化能を損なうことなく構造体を作製できることを示した。さらに、インクジェット式3Dプリンタに適用することによって、球状や繊維状などの微小な組織体を造形できることを明らかにした。これらの成果は、血管網を含有する組織体の構築につながるものと期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

3Dプリンティングは、あたらしい造形技術として様々な分野で今後の活用が期待されている。再生医療分野においても、細胞を含むインクを使って構造物の造形を行う3Dプリンティングには大きな期待が寄せられている。本研究成果は、機能的な組織体を3Dプリンティングによって作製するにあたって不可欠な要素技術を開発したというものであり、今後、生体外で作製した組織体を用いる再生医療分野の発展に寄与すると期待される。

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

    (44件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 1件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 11件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] University of Clermont Auvergne/University of Picardie Jules Verne(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Clermont Auvergne/University of Picardie Jules Verne(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Influence of Hydrogen Peroxide-Mediated Cross-Linking and Degradation on Cell-Adhesive Gelatin Hydrogels2021

    • 著者名/発表者名
      Mubarok Wildan、Qu Yanfei、Sakai Shinji
    • 雑誌名

      ACS Applied Bio Materials

      巻: 1 号: 5 ページ: 0-0

    • DOI

      10.1021/acsabm.0c01675

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] settings Open AccessArticle Visible Light-Curable Chitosan Ink for Extrusion-Based and Vat Polymerization-Based 3D Bioprintings2021

    • 著者名/発表者名
      Mitsuyuki Hidaka、Masaru Kojima、Masaki Nakahata、Shinji Sakai
    • 雑誌名

      Polymers

      巻: 13 ページ: 1382-1382

    • 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] バイオ3D プリンティング技術の現状と展望(特集:Additive Manufacturing技術の現在II)2020

    • 著者名/発表者名
      小嶋勝, 境慎司
    • 雑誌名

      化学工学

      巻: 84 ページ: 228-231

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Silk fibroin nanofibers: a promising ink additive for extrusion three-dimensional bioprinting2020

    • 著者名/発表者名
      Sakai S.、Yoshii A.、Sakurai S.、Horii K.、Nagasuna O.
    • 雑誌名

      Materials Today Bio

      巻: 8 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1016/j.mtbio.2020.100078

    • 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] Gelatin-Based Electrospun Fibers Insolubilized by Horseradish Peroxidase-Catalyzed Cross-Linking for Biomedical Applications2020

    • 著者名/発表者名
      Furuno Kotoko、Wang Jing、Suzuki Keiichiro、Nakahata Masaki、Sakai Shinji
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 5 号: 33 ページ: 21254-21259

    • DOI

      10.1021/acsomega.0c03164

    • 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] Extrusion-Based Bioprinting through Glucose-Mediated Enzymatic Hydrogelation2020

    • 著者名/発表者名
      Gantumur Enkhtuul、Nakahata Masaki、Kojima Masaru、Sakai Shinji
    • 雑誌名

      International Journal of Bioprinting

      巻: 6 号: 1 ページ: 72-81

    • DOI

      10.18063/ijb.v6i1.250

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Gelatin/Hyaluronic Acid Content in Hydrogels Obtained through Blue Light-Induced Gelation Affects Hydrogel Properties and Adipose Stem Cell Behaviors2019

    • 著者名/発表者名
      Sakai Shinji、Ohi Hiromi、Taya Masahito
    • 雑誌名

      Biomolecules

      巻: 9 号: 8 ページ: 342-342

    • DOI

      10.3390/biom9080342

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Inkjet micropatterning through horseradish peroxidase-mediated hydrogelation for controlled cell immobilization and microtissue fabrication2019

    • 著者名/発表者名
      Gantumur, Enkhtuul, Kimura, Miyu, Taya, Masahito, Horie, Masanobu, Nakamura, Makoto, Sakai, Shinji
    • 雑誌名

      Biofacrication

      巻: 12 号: 1 ページ: 011001-011001

    • DOI

      10.1088/1758-5090/ab3b3c

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Use of Anionic Polysaccharides in the Development of 3D Bioprinting Technology2019

    • 著者名/発表者名
      Tai Chia、Bouissil Soukaina、Gantumur Enkhtuul、Carranza Mary Stephanie、Yoshii Ayano、Sakai Shinji、Pierre Guillaume、Michaud Philippe、Delattre C?dric
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 9 号: 13 ページ: 2596-2596

    • DOI

      10.3390/app9132596

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization of encapsulated cells within hyaluronic acid and alginate microcapsules produced via horseradish peroxidase-catalyzed crosslinking2019

    • 著者名/発表者名
      Khanmohammadi Mehdi、Sakai Shinji、Taya Masahito
    • 雑誌名

      Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition

      巻: 30 号: 4 ページ: 295-307

    • DOI

      10.1080/09205063.2018.1562637

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Horseradish peroxidase-catalyzed hydrogelation consuming enzyme-produced hydrogen peroxide in the presence of reducing sugars2019

    • 著者名/発表者名
      Gantumur Enkhtuul、Sakai Shinji、Nakahata Masaki、Taya Masahito
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 15 号: 10 ページ: 2163-2169

    • DOI

      10.1039/c8sm01839a

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Peroxidase-catalyzed microextrusion bioprinting of cell-laden hydrogel constructs in vaporized ppm-level hydrogen peroxide2018

    • 著者名/発表者名
      Sakai Shinji、Mochizuki Kei、Qu Yanfei、Mail Matthew、Nakahata Masaki、Taya Masahito
    • 雑誌名

      Biofabrication

      巻: 10 号: 4 ページ: 045007-045007

    • DOI

      10.1088/1758-5090/aadc9e

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 可視光照射により過酸化水素を生成させる光触媒を用いたヒドロゲルの作製2021

    • 著者名/発表者名
      北谷 優樹・ 白石 康浩・ 中畑 雅樹・ 小嶋 勝・ 平井 隆之・ 境 慎司
    • 学会等名
      化学工学会第23回学生発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 低粘度シルクフィブロインインクの3Dバイオプリンティング2021

    • 著者名/発表者名
      境 慎司・ 森田 崇裕・ 中畑 雅樹・ 小嶋 勝
    • 学会等名
      化学工学会第86年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Influence of hydrogen peroxidase-mediated cross-linking and degradation on cell-adhesive gelatin hydrogels2021

    • 著者名/発表者名
      Mubarok Wildan・ Qu Yanfei・ Nakahata Masaki・ Kojima Masaru・ Sakai Shinji
    • 学会等名
      化学工学会第86年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 高精度なバイオインク切り替えのための単一ノズルの流路設計と評価2021

    • 著者名/発表者名
      日高 光将・ 山本 誠士郎・ 小嶋 勝・ 中畑 雅樹・ 岡野 泰則・ 境 慎司
    • 学会等名
      化学工学会第86年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 多糖類のフェノール誘導体を基盤とした組織構築を目指したバイオプリンティング技術の開発2020

    • 著者名/発表者名
      日高光将、小嶋勝、中畑雅樹、境慎司
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] コリンオキシダーゼとペルオキシダーゼを利用した3Dバイオプリンティングの最適化2020

    • 著者名/発表者名
      原田涼平, 中畑雅樹, 小嶋勝, 境慎司
    • 学会等名
      化学工学会 広島大会2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ゼラチンスラリーを用いたシルクフィブロイン構造体の3Dバイオプリンティング2020

    • 著者名/発表者名
      森田 崇裕、吉井 彩乃、中畑 雅樹、小嶋 勝、境 慎司
    • 学会等名
      化学工学会 広島大会2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] シルクフィブロインインクを用いた3Dバイオプリンティング技術の開発2020

    • 著者名/発表者名
      森田崇裕、吉井彩乃、境慎司
    • 学会等名
      化学工学会 第85年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] キトサン&キトサンナノファイバー含有インクを用いた創傷被覆材の3Dプリンティング2020

    • 著者名/発表者名
      山本翔太・境慎司
    • 学会等名
      化学工学会 第85年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] シルクフィブロインナノファイバー含有インクを用いた3Dバイオプリンティング2020

    • 著者名/発表者名
      吉井彩乃, 永砂修, 櫻井俊輔, 境慎司
    • 学会等名
      化学工学会 第85年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 2つの酵素反応を組み合わせた3Dバイオプリンティング技術の開発2020

    • 著者名/発表者名
      原田 涼平、山本翔太、Delattre Cedric、境 慎司
    • 学会等名
      化学工学会 第85年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 様々なゲル基板上における細胞遊走試験のためのinkjet式バイオプリンティングによる細胞パターニング2020

    • 著者名/発表者名
      木村美夢、 Enkhtuul Gantumur、Mubarok Wildan、境 慎司
    • 学会等名
      化学工学会 第85年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Inkjet plus enzyme-mediated bioprinting for controlled cell immobilization on substrates2019

    • 著者名/発表者名
      Miyu Kimura, Enkhtuul Gantumur, Shinji Sakai, Masahito Taya
    • 学会等名
      The 14th Asian Congress on Biotechnology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Nanofiber Non-Woven Fabric Applicable for Genome Editing in Vivo2019

    • 著者名/発表者名
      Kotoko Furuno, Shinji Sakai, Keiichiro Suzuki, Masahito Taya
    • 学会等名
      The 14th Asian Congress on Biotechnology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Horseradish Peroxidase-Catalyzed Hydrogelation Consuming Enzyme-Produced Hydrogen Peroxide in the Presence of Reducing Sugars2019

    • 著者名/発表者名
      Enkhtuul Gantumur, Shinji Sakai, Masahito Taya
    • 学会等名
      The 14th Asian Congress on Biotechnology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Development of Bioinks Containing Nanofibrillated Chitosan for Extrusion 3D Bioprinting2019

    • 著者名/発表者名
      Shinji Sakai, Koji Hattori, Shota Yamamoto, Masahito Taya
    • 学会等名
      The 14th Asian Congress on Biotechnology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation of alginate and chitosan water-insoluble nanofibers through electrospinning and horseradish peroxidase-mediated crosslinking2019

    • 著者名/発表者名
      Jing Wang, Masahito Taya, Shinji Sakai
    • 学会等名
      Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering 2019 (APCChE 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of disk and filament tissues through inkjet printing and enzymatic reaction2019

    • 著者名/発表者名
      Enkhtuul Gantumur, Miyu Kimura, Masahito Taya, Shinji Sakai
    • 学会等名
      Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering 2019 (APCChE 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of bioinks containing nanofibrillated chitosan for extrusion 3D bioprinting2019

    • 著者名/発表者名
      Shinji Sakai, Koji Hattori, Shota Yamamoto, Masahito Taya
    • 学会等名
      Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering 2019 (APCChE 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 創傷被覆材への応用を目指したキトサン + キトサンナノファイバーインクを用いた3Dプリンティング2019

    • 著者名/発表者名
      山本翔太 境慎司
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会関西ブロック 第14回若手研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ポリシクロデキストリンを含有する擬塑性バイオインクの開発2019

    • 著者名/発表者名
      山本翔太、中畑雅樹、境慎司
    • 学会等名
      第41回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] シルクフィブロインナノファイバーを主要な成分とする三次元組織構築のためのバイオインクの開発2019

    • 著者名/発表者名
      吉井彩乃, 永砂修, 櫻井俊輔, 境慎司
    • 学会等名
      第41回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Horseradish Peroxidase-mediated Bioprinting in Air Containing Hydrogen Peroxide2019

    • 著者名/発表者名
      Shinji Sakai, Shota Yamamoto, Ayano Yoshii
    • 学会等名
      The 16th Pacific Polymer Conference (PPC16)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3D Printing of Cell-laden Hydrogels Through Visible Light-initiated Crosslinking2019

    • 著者名/発表者名
      Hidaka Mitsuyuki,Kojima Masaru, Sakai Shinji
    • 学会等名
      The 16th Pacific Polymer Conference (PPC16)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Micro-extrusion bioprinting mediated by horseradish peroxidase2018

    • 著者名/発表者名
      Shinji Sakai, Kei Mochizuki, Masahito Taya
    • 学会等名
      CHISA2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-ink inkjet bioprinting for cell- patterning through enzymatic cross-linking2018

    • 著者名/発表者名
      Gantumur Enkhtuul, Miyu Kimura, Shinji Sakai, Masahito Taya, Masato Nakamura
    • 学会等名
      Biofabrication 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Horseradish peroxidase-mediated Micro-extrusion Bioprinting in Air Containing Vaporized Hydrogen Peroxide2018

    • 著者名/発表者名
      Shinji Sakai, Kei Mochizuki, Masahito Taya
    • 学会等名
      Biofabrication 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] バイオ3Dプリント関連技術の開発と応用2019

    • 著者名/発表者名
      境慎司
    • 総ページ数
      269
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781314327
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 再生医療への貢献 3Dバイオプリンティングに関する技術の開発

    • URL

      http://www.cheng.es.osaka-u.ac.jp/sakailabo/research_.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] Ink for 3D printing system2019

    • 発明者名
      境慎司、吉井彩乃、永砂修、堀井和輝
    • 権利者名
      境慎司、吉井彩乃、永砂修、堀井和輝
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 外国

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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