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薬剤フリーで創る高機能足場:生体内環境の再現と応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K18390
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分90120:生体材料学関連
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

大山 智子  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主任研究員(定常) (90717646)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード生体材料 / 量子ビーム / 微細加工 / 機能化 / 足場 / ゲル / 医療・バイオデバイス / コラーゲン / 高分子改質
研究成果の概要

量子ビーム(高精度に制御した各種放射線)を駆使した高分子材料の改質・微細加工技術をバイオマテリアルに応用することで、架橋剤等の薬剤を使わず、生体適合性を保持したままバイオマテリアルの物性や構造を制御する技術を開発した。特に、生体内の細胞周囲に存在する細胞外マトリックス(ECM)の主要成分であるコラーゲンを量子ビームで架橋してゲル化し、その硬さや微細形状を制御することに成功した。これにより、生体内に存在すると考えられる「ECMの柔らかな微細形状」への各種細胞の応答を調査することが可能になった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞培養は生命現象の謎を解明したり、病気の原因や治療法を探ったりと、広く生命科学・医学を下支えする基盤技術である。しかし、既存のプラスチックやガラス製の培養ディッシュは生体内環境とはかけ離れており、より正確に細胞応答を調査・解明するためには、より生体内環境に近い培養基材を開発する必要がある。本研究では、細胞外マトリックス(ECM)の主要成分であるコラーゲンを、薬剤を一切使わずにゲル化させる量子ビーム架橋技術を開発した。ECMの硬さや形状といった特性も再現することができるこの技術によって、より生体内に近い培養環境を創出することが可能になった。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (1件) 産業財産権 (4件) (うち外国 2件)

  • [雑誌論文] Development of Advanced Biodevices Using Quantum Beam Microfabrication Technology2020

    • 著者名/発表者名
      Oyama Tomoko G.、Kimura Atsushi、Nagasawa Naotsugu、Oyama Kotaro、Taguchi Mitsumasa
    • 雑誌名

      Quantum Beam Science

      巻: 4 号: 1 ページ: 14-14

    • DOI

      10.3390/qubs4010014

    • NAID

      40021775199

    • 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] Single-step fabrication of polydimethylsiloxane microwell arrays with long-lasting hydrophilic inner surfaces2018

    • 著者名/発表者名
      Gowa Oyama Tomoko、Barba Bin Jeremiah Duenas、Hosaka Yuji、Taguchi Mitsumasa
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 112 号: 21 ページ: 213704-213704

    • DOI

      10.1063/1.5025076

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Radiation-Crosslinked Collagen Hydrogels for Controlling Cell Function and Fate2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoko G. Oyama, Kotaro Oyama, Atsushi Kimura, Mitsumasa Taguchi
    • 学会等名
      The 8th Asia Pacific Symposium on Radiation Chemistry
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 量子ビーム架橋技術の先端医療用デバイスへの新展開2019

    • 著者名/発表者名
      田口光正、大山智子、木村敦、大山廣太郎
    • 学会等名
      第56回アイソトープ・放射線研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 生体内環境を再現するコラーゲンゲルの開発2019

    • 著者名/発表者名
      大山智子、大山廣太郎、木村敦、田口光正
    • 学会等名
      第3回がん三次元培養研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ構造化ハイドロゲル上の線維芽細胞の移動運動の定量解析2019

    • 著者名/発表者名
      石田亮、大山智子、大山廣太郎、田口光正、三好洋美
    • 学会等名
      日本機械学会 第30回バイオフロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Collagen Hydrogels with Variable Elasticity and Topography for Mimicking In Vivo Soft Topographical Cues2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoko G. Oyama, K. Oyama, A. Kimura, M. Taguchi
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Nanoarchitectonics for Mechanobiology
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 量子ビーム架橋技術を駆使した「細胞を操る」機能性培養基材の創出2019

    • 著者名/発表者名
      大山智子
    • 学会等名
      高分子学会精密ネットワークポリマー研究会 第12回若手シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞を操るタンパク質ゲル足場の開発2018

    • 著者名/発表者名
      大山智子
    • 学会等名
      第17回放射線プロセスシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考]

    • URL

      https://www.qst.go.jp/site/biocompatible-materials-j/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 細胞培養用ハイドロゲル、ゲルキット、細胞培養物の製造方法、及び細胞培養用ハイドロゲルの製造方法2019

    • 発明者名
      田口光正、大山智子、木村敦、大山廣太郎、他
    • 権利者名
      量子科学技術研究開発機構
    • 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
  • [産業財産権] 接合体とその接合方法及びマイクロ流体デバイスとその製造方法2019

    • 発明者名
      大山智子、田口光正、他
    • 権利者名
      量子科学技術研究開発機構、フコク物産(株)
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] 細胞培養用ハイドロゲル、細胞培養物の製造方法、細胞培養用ハイドロゲルの製造方法2018

    • 発明者名
      田口光正、大山智子、木村敦、大山廣太郎、他
    • 権利者名
      量子科学技術研究開発機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] 試験用基材、及び試験用基材の製造方法2018

    • 発明者名
      大山智子、他
    • 権利者名
      量子科学技術研究開発機構、岩崎電気(株)
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 外国

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-02-19  

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