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三次元多光子レーザープロセシングによる機能因子放出スキャフォールドの実現

研究課題

研究課題/領域番号 18H03551
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90130:医用システム関連
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

寺川 光洋  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (60580090)

研究分担者 尾上 弘晃  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30548681)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021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)
2021年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2018年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
キーワード超短パルスレーザープロセシング / 二光子還元 / 内部加工 / ソフトマテリアル / 多光子レーザープロセシング / 三次元微細構造作製 / 高機能足場
研究成果の概要

光学特性を任意に制御するための三次元微細構造を生体親和性材料の内部に作製する革新的レーザープロセシング技術を研究し、高機能な足場創出に資することを目的とした。具体的には、要素技術として機能性金属微細構造をソフトマテリアル内部に作製する技術、金属微細構造に光を導波・局在させる構造の作製技術を創出した。ハイドロゲル内部に金属微細構造を作製する多光子還元技術を展開することで光学特性の付与を実現するとともに、多光子過程を活用して力学的特性を変化できることを実験実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ハイドロゲルは柔軟性、保水性、高い生体親和性を有し、骨格と軟組織から構成される人体との適合性が極めて高く、足場として有望なバイオマテリアルである。光刺激によりハイドロゲルの特性を制御できれば、光ファイバを用いたリモート光制御デバイスへの拡張が期待できる。本研究では多光子還元技術を展開することでハイドロゲルへの光学特性の付与を実現するとともに、多光子過程を活用して力学的特性を変化できることを実験実証した。ソフトマテリアルを対象としたレーザープロセシングの基礎学理の解明ならびに生体親和性の高い機能性ソフトデバイスの実現に資する。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 15件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] Leibniz University Hannover(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Leibniz University Hannover(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Harvard University(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Laser Zentrum Hannover e.V.(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Laser Zentrum Hannover e.V.(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Bulgarian Academy of Sciences(ブルガリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Microfabrication of cellulose nanofiber-reinforced hydrogel by multiphoton polymerization2021

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Hiroki、Tsunemitsu Kaneto、Onoe Hiroaki、Obata Kotaro、Sugioka Koji、Terakawa Mitsuhiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-021-90445-7

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Anionic fluorophore-assisted fabrication of gold microstructures inside a hydrogel by multi-photon photoreduction2021

    • 著者名/発表者名
      Manan Machida, Weilu Shen, Hiroaki Onoe, Yuki Hiruta, Alexander Heisterkamp, Eric Mazur, Mitsuhiro Terakawa
    • 雑誌名

      Optical Materials Express

      巻: 11 号: 1 ページ: 48-58

    • DOI

      10.1364/ome.412066

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Charged fluorophores-assisted fabrication of metallic structures inside hydrogel by multi-photon photoreduction2021

    • 著者名/発表者名
      Manan Machida, Weilu Shen, Hiroaki Onoe, Alexander Heisterkamp, Eric Mazur, Mitsuhiro Terakawa
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 11676 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1117/12.2578247

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fabrication of hollow channels surrounded by gold nanoparticles in hydrogel by femtosecond laser irradiation2020

    • 著者名/発表者名
      I. Takayama, A. Katayama, M. Terakawa
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 10 号: 12 ページ: 2529-2529

    • DOI

      10.3390/nano10122529

    • 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] Myoblast adhesion and proliferation on biodegradable polymer films with femtosecond laser‐fabricated micro through‐holes2020

    • 著者名/発表者名
      Takayama Izumi、Kondo Naonari、Kalies Stefan、Heisterkamp Alexander、Terakawa Mitsuhiro
    • 雑誌名

      Journal of Biophotonics

      巻: 13 号: 7

    • DOI

      10.1002/jbio.202000037

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Spatially-targeted laser fabrication of multi-metal microstructures inside a hydrogel2019

    • 著者名/発表者名
      Manan Machida, Takuro Niidome, Hiroaki Onoe, Alexander Heisterkamp, Mitsuhiro Terakawa
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 27 号: 10 ページ: 14657-14666

    • DOI

      10.1364/oe.27.014657

    • 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] 超短パルスレーザーによる多光子還元 : ソフトマテリアル内部への金属微細構造の作製2019

    • 著者名/発表者名
      寺川光洋
    • 雑誌名

      光アライアンス

      巻: 30 ページ: 55-58

    • NAID

      40021975905

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Biodegradability of poly(lactic-co-glycolic acid) irradiated with femtosecond laser pulses without material removal2019

    • 著者名/発表者名
      Naonari Kondo, Mitsuhiro Terakawa
    • 雑誌名

      Applied Physics A

      巻: 125 号: 2

    • DOI

      10.1007/s00339-019-2433-z

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Laser direct writing of functional microstructures in transparent soft materials using femtosecond laser2022

    • 著者名/発表者名
      M. Terakawa, S. Hayashi, F. Morosawa, H. Tomikawa, Y. Nagano, M. Machida, H. Onoe, A. Heisterkamp
    • 学会等名
      SPIE Photonics West On Demand 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Light-driven flow control within the microchannel inside a hydrogel by utilizing metal microstructures fabricated by multiphoton photoreduction2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Nagano, H. Onoe, M. Terakawa
    • 学会等名
      SPIE Photonics West On Demand 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Double-network hydrogel microstructures fabricated by multi-photon cross-linking for changing three-dimensional mechanical strength2022

    • 著者名/発表者名
      K. Tsunemitsu, A. Watanabe, H. Onoe, M. Terakawa
    • 学会等名
      SPIE Photonics West On Demand 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多光子還元法によりハイドロゲル内部に作製した金微細構造を用いたバイオセンシング2022

    • 著者名/発表者名
      村中景輝、長野陽、寺川光洋
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 多光子還元により作製した金属微細構造を利用したハイドロゲルマイクロチャネル内の流速変化2022

    • 著者名/発表者名
      長野陽、尾上弘晃、寺川光洋
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第42回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Dynamically changing the transmission property of hydrogel using metal microstructures fabricated by multi-photon photoreduction2021

    • 著者名/発表者名
      H. Tomikawa, K. Tsunemitsu, Y. Nagano, M. Terakawa
    • 学会等名
      2021 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多光子架橋により作製したダブルネットワークハイドロゲルの力学的特性変化2021

    • 著者名/発表者名
      常光兼人、渡辺明、尾上弘晃、寺川光洋
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Microfabrication of double-network hydrogel with enhanced mechanical properties by multi-photon polymerization2021

    • 著者名/発表者名
      Kaneto Tsunemitsu, Ryo Sano, Akira Watanabe, Hiroaki Onoe, Mitsuhiro Terakawa
    • 学会等名
      SPIE Photonics West 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiphoton photoreduction in hydrogel2020

    • 著者名/発表者名
      M. Terakawa
    • 学会等名
      CLEO-Pacific Rim 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] フェムト秒レーザー照射によるダブルネットワークマイクロゲルの作製2020

    • 著者名/発表者名
      常光兼人,佐野諒,渡辺明,尾上弘晃,寺川 光洋
    • 学会等名
      第 81 回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Spatially-targeted laser fabrication of multimaterial microstructures in hydrogel2020

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Terakawa, Manan Machida, Kosuke Mizuguchi, Ryo Sano, Hiroaki Onoe, Takuro Niidome, Alexander Heisterkamp
    • 学会等名
      SPIE Photonics West 2020
    • 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] Ultrasound-triggered controlled release of nanoparticles from hydrogel microbeads by release-promoting particles2019

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Kubota, Yuta Kurashina, Hiroaki Onoe
    • 学会等名
      The 23rd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Science (microTAS)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多光子重合法を用いたダブルネットワークハイドロゲルの作製2019

    • 著者名/発表者名
      常光兼人、佐野諒、寺川光洋
    • 学会等名
      第92回レーザ加工学会講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] フェムト秒レーザーを用いた複合ハイドロゲル微細構造の作製2019

    • 著者名/発表者名
      佐野諒、常光兼人、寺川光洋
    • 学会等名
      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] Laser based fabrication of composite structures in a hydrogel2019

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Terakawa, Ryo Sano, Manan Machida, Hiroaki Onoe
    • 学会等名
      38th International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics (ICALEO 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Site-selective fabrication of dissimilar metal microstructures in hydrogel by multi-photon photoreduction2019

    • 著者名/発表者名
      Manan Machida, Takuro Niidome, Hiroaki Onoe, Alexander Heisterkamp, Mitsuhiro Terakawa
    • 学会等名
      15th International Conference on Laser Ablation (COLA 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of gold and silver microstructures inside a hydrogel by multi-photon photoreduction2019

    • 著者名/発表者名
      Manan Machida, Maria Leilani Torres-Mapa, Alexander Heisterkamp, Mitsuhiro Terakawa
    • 学会等名
      International Symposium on SSS Laser Processing at Keio University
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多光子重合による複合ハイドロゲル微細構造の作製2019

    • 著者名/発表者名
      佐野諒、片山暁人、町田茉南、尾上弘晃、寺川光洋
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 多光子還元によるハイドロゲル内部への異種金属微細構造の作製2019

    • 著者名/発表者名
      町田茉南、Maria Leilani Torres-Mapa、Alexander Heisterkamp、寺川光洋
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第39回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Femtosecond laser processing for fabrication of conductive composite microstructures2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Terakawa, Yasutaka Nakajima, Akito Katayama, Nikolay Nedyalkov
    • 学会等名
      20th International Conference and School on Quantum Electronics (ICSQE2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of micro through-holes in poly(L-lactic acid) film by femtosecond laser irradiation for patterning C2C12 cells2018

    • 著者名/発表者名
      Naonari Kondo, Mitsuhiro Terakawa
    • 学会等名
      The 19th International Symposium on Laser Precision Microfabrication (LPM2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3S Laser Processing: Integrating Soft Materials and Metal Microstructures2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Terakawa
    • 学会等名
      29th 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 / 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of microstructures composed of metal and soft material by using femtosecond laser2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Terakawa
    • 学会等名
      International Workshop on Frontiers in Lasers and Applications (FLA 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] フェムト秒レーザ直接描画によるハイドロゲル内部への金属微細構造の作製2018

    • 著者名/発表者名
      町田茉南、Maria Leilani Torres-Mapa、Alexander Heisterkamp、寺川 光洋
    • 学会等名
      応用物理学会フォトニクス分科会第3回フォトニクス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] マイクロゲルビーズ担体を用いたナノ粒子の超音波放出2018

    • 著者名/発表者名
      久保田剛史、倉科佑太、尾上弘晃
    • 学会等名
      日本機械学会 第9回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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