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骨細胞ネットワークの形態異方性にもとづくスマート材料の提案

研究課題

研究課題/領域番号 19656031
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関京都大学

研究代表者

北條 正樹  京都大学, 工学研究科, 教授 (70252492)

研究分担者 安達 泰治  京都大学, 工学研究科, 准教授 (40243323)
井上 康博  京都大学, 工学研究科, 助教 (80442929)
田中 基嗣  金沢工業大学, 基礎教育部, 講師 (30346085)
研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2008年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2007年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
キーワード機械材料・材料力学 / 生体材料 / 生物・生体工学 / シグナル伝達 / 複合材料・物性 / 多孔質弾性論 / 骨リモデリング / 数理モデリング
研究概要

本年度の成果は次のように要約される.
1) 細胞間ネットワークの力学刺激感知・情報伝達挙動に対する確率モデルの導入
実際の骨細胞の力学刺激感知感度および骨細胞ネットワークにおける隣接骨細胞への伝達情報量には,大きなばらつきが存在すると考えられる.そこで,前年度に構築した形態異方性を考慮した力学刺激感知・情報伝達モデルに確率モデルを導入した.これにより,骨形成・骨吸収の閾値と不感帯が数理モデル上で表現可能となった.
2) 各階層を貫く数理的枠組みの構築
以上で構築した骨リモデリング現象の各階層での力学挙動・相互作用モデルを組み込んで,微視的な細胞ネットワークによる力学刺激感知(センサ)・情報伝達(プロセッサ)から,細胞活動による巨視的な骨構造リモデリング(アクチュエータ)までの全階層を貫く骨リモデリングのマルチスケール力学的数理モデルを構築した.
3) 皮質骨・海綿骨における骨梁・細胞間ネットワーク構造の3次元観察
ブタ大腿骨を用いて,3次元マイクロCTスキャン及び共焦点レーザー蛍光顕微鏡を用いて,皮質骨および海綿骨における骨梁・細胞間ネットワーク実構造を観察した.
4) 骨再生/リモデリングシミュレーション 3)で観察した実構造を対象として,2)で構築したマルチスケール数理モデルを用いて,骨再生/リモデリングシミュレーションを行い,細部のパラメータを訂正する.これにより,骨再生/リモデリングの精密な数理モデルを完成させた.

報告書

(2件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] In-situ observation of interfacial crack propagation in GF/epoxy model composite using bifiber specimens in mode I and mode II loading2008

    • 著者名/発表者名
      Hojo, M., Matsushita, Y., Tanaka, M., Adachi, T.
    • 雑誌名

      Composites Science and Technology 68

      ページ: 2678-2689

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transient response of fluid pressure in a poroelasitic material under uniaxial cyclic loading2008

    • 著者名/発表者名
      Kameo, Y., Adachi, T., Hojo, M.
    • 雑誌名

      Journal of the Mechanics and Physics of Solids 56

      ページ: 1794-1805

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strain field in actin filament network in lamellipodia of migrating cells : Implication for network reorganization2008

    • 著者名/発表者名
      Adachi, T., Okeyo, K. O., Shitagawa, Y., Hojo, M.
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics 42

      ページ: 297-302

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of spatial distribution of defects on bending deformation and critical current in Bi2223/Ag superconducting composite tapes2007

    • 著者名/発表者名
      Ho jo, M., Nakamura, M., Tanaka, M., Adachi, T., Sugano, M., Ochiai, S. and Osamura, K.
    • 雑誌名

      Materials Science Forum 539-543

      ページ: 739-744

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct measurement of mechanical properties of Bi2223 filament using Ag alloy removed tape2007

    • 著者名/発表者名
      Ho jo, M., Hashimoto, M., Tanaka, M., Adachi, T., Sugano, M., Ochiai, S. and Osamura, K.
    • 雑誌名

      Physica C 463-465

      ページ: 863-866

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement of Local Strain on Cell Membrane at Initiation Point of Calcium Signaling Response to Applied Mechanical Stimulus in Osteoblastic Cell2007

    • 著者名/発表者名
      Sato, K., Adachi, T., Ueda, D., Hojo, M., and Tomita, Y.
    • 雑誌名

      Journal of Biomechanics 40

      ページ: 1246-1255

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ヒト大腿骨近位部海綿骨の骨梁リモデリングシミュレーション2007

    • 著者名/発表者名
      安達泰治, 鈴木優介, 坪田健一, 北條正樹
    • 雑誌名

      日本骨形態計測学会雑誌 17

      ページ: 15-20

    • NAID

      10024126884

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Static and Fatigue Delamination of Zanchor Reinforced CF/Epoxy Laminates under Mode I and II Loadings (Keynote)2008

    • 著者名/発表者名
      Hojo, M., Kusaka, T., Fukuoka, T., Ishibashi, M.
    • 学会等名
      The nth Japanese-European Symposium on Composite Materials
    • 発表場所
      Port, Portugal
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Mode I Fatigue Delamination of Zanchor Reinforced CF/Epoxy Laminates2007

    • 著者名/発表者名
      Hojo M, Nakashima K, Tanaka M, Adachi T, Kusaka T, Fukuoka T,
    • 学会等名
      Fourth International Conference on Fatigue of Composites (ICFC4)
    • 発表場所
      Germany
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Effect of fiber array irregularities on microscopic interfacial normal stress state of transversly loaded UD-CFRP from viewpoint of fracture initiation2007

    • 著者名/発表者名
      Hojo, M., Mizuno, M., Hobbiebrunken, T., Tanaka, M. and Adachi, T.
    • 学会等名
      8th Seminar on Experimental Techniques and Design in Composite Materials
    • 発表場所
      Italy
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://ams.me.kyoto-u.ac.ip/

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://ams.me.kyoto-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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