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金属結晶原子ステップが操る細胞の秩序配列化

研究課題

研究課題/領域番号 18K18950
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分26:材料工学およびその関連分野
研究機関大阪大学

研究代表者

松垣 あいら  大阪大学, 工学研究科, 特任講師(常勤) (10592529)

研究分担者 中野 貴由  大阪大学, 工学研究科, 教授 (30243182)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2018年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード骨芽細胞 / 細胞配列 / 塑性変形 / すべり変形 / 双晶変形 / すべり線 / 双晶トレース / 金属結晶
研究成果の概要

塑性変形による表面起伏を駆使した細胞制御に挑戦し、すべり線/双晶トレースに沿った細胞配列化制御を達成した。塑性変形による表面形状は、接着斑により認識され、細胞内へのシグナル伝達により細胞配列化を制御したと考えられる。本成果により、金属材料の塑性変形挙動の解明は、材料の変形機構理解のために必要不可欠であるのみならず、生体との相互作用理解に基づき、生体組織に固有の機能発現を誘導する生体材料開発に極めて有効であることが示された。加えて、本成果に基づき、骨力学機能発揮にとって最重要である骨配向化方向・配向度を自由自在に制御可能な金属材料表面の最適形状設計が可能になると期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、一見大きく異なる学問分野である結晶塑性学と細胞生物学の融合により、既存の学術体系を見直し、材料表面―生体細胞相互作用に基づく骨配向化制御の新たな原理を発見した。世界に先駆けて骨配向性制御の新たな方法論を確立し、部位や種類に応じて様々な配向方向・配向度を示す骨の配向性を自由自在にコントロール可能な材料創製につながる、極めて独創性が高く、基礎・実用研究両面において意義深い成果を得た。

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

    (18件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Selective patterning of netrin-1 as a novel guiding cue for anisotropic dendrogenesis in osteocytes2020

    • 著者名/発表者名
      Aira Matsugaki, Daisuke Yamazaki, Takayoshi Nakano
    • 雑誌名

      Materials Science & Engineering C

      巻: 108 ページ: 110391-110391

    • DOI

      10.1016/j.msec.2019.110391

    • 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] Unique arrangement of bone matrix orthogonal to osteoblast alignment controlled by Tspan11-mediated focal adhesion assembly2019

    • 著者名/発表者名
      Yohei Nakanishi, Aira Matsugaki, Kosuke Kawahara, Takafumi Ninomiya, Hiroshi Sawada, Takayoshi Nakano
    • 雑誌名

      Biomaterials

      巻: 209 ページ: 103-110

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2019.04.016

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 生体骨における自己組織化現象と代替材料への応用2019

    • 著者名/発表者名
      松垣あいら、中野貴由
    • 雑誌名

      化学工業

      巻: 70 ページ: 44-49

    • NAID

      40022080030

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 応力による骨のリモデリング―骨配向性と骨再生を促す表面形態2019

    • 著者名/発表者名
      松垣あいら, 中野貴由
    • 雑誌名

      現代化学

      巻: 580 ページ: 56-59

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 応力による骨のリモデリングー骨配向性と骨再生を促す表面形態2019

    • 著者名/発表者名
      松垣あいら、中野貴由
    • 雑誌名

      現代化学

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 骨配向化誘導のためのチタン表面形状制御による新規生体材料創製2018

    • 著者名/発表者名
      松垣あいら
    • 雑誌名

      チタン

      巻: 66 ページ: 24-24

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 医用材料による細胞制御に基づく骨配向化誘導2018

    • 著者名/発表者名
      松垣あいら、中野貴由
    • 雑誌名

      高分子論文集

      巻: 75 号: 2 ページ: 164-173

    • DOI

      10.1295/koron.2017-0077

    • NAID

      130006528522

    • ISSN
      0386-2186, 1881-5685
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 材料表面微細周期構造形成による骨芽細胞および骨基質配向化2020

    • 著者名/発表者名
      竹花諒、松垣あいら、川原公介、二宮孝文、沢田博司、中野貴由
    • 学会等名
      日本金属学会2020年春期講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 材料表面形状による間葉系幹細胞制御2020

    • 著者名/発表者名
      若林誠、松垣あいら、孫世海、木村恒太、中野貴由
    • 学会等名
      日本金属学会2020年春期講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 微細周期構造に依存した骨芽細胞および骨基質配向化挙動2019

    • 著者名/発表者名
      竹花諒、松垣あいら、川原公介、二宮孝文、沢田博司、中野貴由
    • 学会等名
      日本金属学会2019年秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] バイオマテリアルによる細胞・骨配向化制御2019

    • 著者名/発表者名
      松垣あいら、中野貴由
    • 学会等名
      第37回骨代謝学会学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 材料表面形状制御に基づく直交性骨配向化機構2019

    • 著者名/発表者名
      松垣あいら、中西陽平、中野貴由
    • 学会等名
      日本金属学会2019年春期(第164回)講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ナノ表面構造による特異な「直交性骨基質配向化」機構2018

    • 著者名/発表者名
      松垣あいら、中西陽平、川原公介、二宮孝文、沢田博司、中野貴由
    • 学会等名
      第40回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] バイオマテリアル科学に基づく細胞・骨基質配向化イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      松垣 あいら、中野 貴由
    • 学会等名
      日本金属学会2018年秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノ周期表面構造による骨芽細胞および骨基質配向化機構2018

    • 著者名/発表者名
      中西 陽平、松垣 あいら、中野 貴由:
    • 学会等名
      第38回骨形態計測学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Formation of bone matrix perpendicular to osteoblast alignment in response to nanogrooves2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakanishi, A. Matsugaki, T. Nakano
    • 学会等名
      Biomaterials International 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 中野研究室HP

    • URL

      http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/msp6/nakano/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] インプラント2019

    • 発明者名
      中野貴由、松垣あいら、沢田博司、川原公介
    • 権利者名
      大阪大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-236174
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-07-25   更新日: 2021-02-19  

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