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レーザー誘起ナノジェットによる物質デリバリー手法開拓と高機能人工歯面の創製

研究課題

研究課題/領域番号 19H02635
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30020:光工学および光量子科学関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

奈良崎 愛子  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究グループ長 (40357687)

研究分担者 中村 真紀  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (00568925)
大矢根 綾子  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (50356672)
宮治 裕史  北海道大学, 大学病院, 講師 (50372256)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
キーワードレーザー転写 / デリバリー / バイオインク / レーザー誘起ジェット / リン酸カルシウム / ナノ複合粒子 / アパタイト / 生理活性物質 / レーザーアブレーション / バイオミメティック / 水 / ナノ粒子 / タンパク質 / 3次元デリバリー / レーザーデリバリー / 転写
研究開始時の研究の概要

本研究では、応募者チームのポテンシャル技術を融合、過渡的・位置選択的に形成可能なレーザー誘起ジェットを駆使し、バイオミメティック法により調製した生理活性物質担持ナノ粒子からなるバイオインクを、高速・高精度に、歯面およびその内部に3次元に自在にデリバリーできる新手法を開発する。本デリバリー手法の応用として、歯周病再生治療等に資する高機能人工歯面の創製に挑戦する。

研究成果の概要

歯周病 は罹患率の極めて高い生活習慣病であり、その治療法が高度化すれば多くの国民のQOL向上に資する。歯周病の再生治療においては、細菌増殖により破壊された歯表面(歯面)での歯周組織との付着(ペリオドンタルアタッチメント)を早期に再構築させることが重要である。本研究では、生理活性物質とリン酸カルシウムのナノ複合粒子を高濃度に分散させたバイオインクを開発、そのバイオインクを用いて歯面上に高機能人工歯面を形成するため、新たにレーザー誘起ジェットを利用したナノ複合粒子の3次元デリバリー技術構築を目指し、バイオインクを約50マイクロメートルのディスク形状で、位置精度よく基板上に堆積させることに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果の学術的意義としては、生理活性物質を担持させたリン酸カルシムナノ微粒子を高濃度に含有するバイオインクについて、レーザー誘起ジェットによるデリバリーの可視化によるプロセス最適化手法を駆使、微量なバイオインクの高精度堆積が可能なことを基礎実証した。本手法が高度化できれば、我が国の生活習慣病である歯周治療につながり、社会的意義も大きい。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 7件、 招待講演 12件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 光スタンプレーザー転写による膜転写技術2022

    • 著者名/発表者名
      奈良崎愛子
    • 雑誌名

      第96回レーザ加工学会講演論文集

      巻: - ページ: 53-56

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] レーザープラズマによる人工バイオミネラリゼーションと歯面改質2021

    • 著者名/発表者名
      大矢根綾子、奈良崎愛子、宮治裕史
    • 雑誌名

      JSPSプラズマ材料科学第153委員会第152回研究会資料

      巻: - ページ: 41-48

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] レーザーを用いたアパタイトコーティング技術による歯表面の生物学的改質2021

    • 著者名/発表者名
      宮治裕史、大矢根綾子、奈良崎愛子
    • 雑誌名

      NEW GLASS

      巻: 36 ページ: 15-17

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] レーザー転写を利用した付加型微細パターン形成2021

    • 著者名/発表者名
      奈良崎愛子
    • 雑誌名

      スマートプロセス学会誌

      巻: 10 ページ: 76-80

    • NAID

      40022514685

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] レーザー転写が創り出す機能性表面・界面2021

    • 著者名/発表者名
      奈良崎愛子
    • 雑誌名

      電気学会研究会資料「スマートレーザプロセシング研究開発の最新動向」

      巻: OQD-21-017 ページ: 35-39

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Laser-Induced Forward Transfer with Optical Stamp of a Protein-Immobilized Calcium Phosphate Film Prepared by Biomimetic Process to a Human Dentin2020

    • 著者名/発表者名
      A. Narazaki, A. Oyane, H. Miyaji
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 10 号: 22 ページ: 7984-7984

    • DOI

      10.3390/app10227984

    • 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] Bioactive micropatterning of apatite immobilizing cell adhesion protein by laser-induced forward transfer with a shock absorber2019

    • 著者名/発表者名
      A. Narazaki, A. Oyane, S. Komuro, R. Kurosaki, T. Kameyama, I. Sakamaki, H. Araki, H. Miyaji
    • 雑誌名

      Optical Materials Express

      巻: 9 号: 7 ページ: 2807-2816

    • DOI

      10.1364/ome.9.002807

    • 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] Laser additive micro-patterning for biomedical applications using laser-induced transfer2019

    • 著者名/発表者名
      Narazaki Aiko、Oyane Ayako、Hirofumi Miyaji
    • 雑誌名

      ICALEO 2019 Proceedings

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] レーザー転写による付加型パターニング -光が創り出す微小粒子と薄膜の微細パターン-2019

    • 著者名/発表者名
      奈良崎 愛子
    • 雑誌名

      MICROOPTICS NEWS 第153回微小光学研究会「微細加工・操作の微小光学」

      巻: 37-3 ページ: 11-16

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 光スタンプレーザー転写による膜転写技術2022

    • 著者名/発表者名
      奈良崎愛子
    • 学会等名
      第96回レーザ加工学会講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Delivery of Protein-Immobilized Calcium Phosphate Microchips to a Human Dentin by Laser-Induced Forward Transfer with Optical Stamp2021

    • 著者名/発表者名
      Aiko Narazaki, Ayako Oyane, Hirofumi Miyaji
    • 学会等名
      The 43rd Annual Meeting of the Japanese Society for Biomaterials and The 8th Asian Biomaterials Congress
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Laser-induced forward transfer of biomaterials prepared by biomimetic process2021

    • 著者名/発表者名
      Aiko Narazaki, Ayako Oyane, Hirofumi Miyaji
    • 学会等名
      Optics-2021, 2nd International Summit on OPTICS, PHOTONICS AND LASER TECHNOLOGIES
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] レーザー転写による物質デリバリー手法の開拓2021

    • 著者名/発表者名
      奈良崎愛子
    • 学会等名
      溶接学会第133回マイクロ接合研究委員会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] レーザーを利用した迅速・部位選択的なアパタイト成膜技術と歯面高機能化2021

    • 著者名/発表者名
      大矢根綾子、坂巻育子、中村真紀、奈良崎愛子、蔀佳奈子、田中佐織、宮治裕史
    • 学会等名
      産総研・産技連LS-BT合同研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] レーザープラズマによる人工バイオミネラリゼーションと歯面改質2021

    • 著者名/発表者名
      大矢根綾子、奈良崎愛子、宮治裕史
    • 学会等名
      JSPSプラズマ材料科学第153委員会第152回研究会「死滅と再生を制御するプラズマ技術」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] レーザー転写が創り出す機能性表面・界面2021

    • 著者名/発表者名
      奈良崎愛子
    • 学会等名
      電気学会研究会「スマートレーザプロセシング研究開発の最新動向」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 過飽和液中レーザープラズマ処理による高機能化歯面の構築2021

    • 著者名/発表者名
      大矢根綾子
    • 学会等名
      第38回プラズマプロセシング研究会(SPP-38)/第33回プラズマ材料科学シンポジウム(SPSM33)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] レーザー転写による物質デリバリー技術と界面形成の展望2020

    • 著者名/発表者名
      奈良崎愛子
    • 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
    • 招待講演
  • [学会発表] レーザー転写を利用した付加型微細パターン形成2020

    • 著者名/発表者名
      奈良崎愛子
    • 学会等名
      先進機能性表面・構造を創出するレーザー表層加工
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] レーザー転写による物質デリバリーと界面形成2020

    • 著者名/発表者名
      奈良崎 愛子、中田 芳樹、東海林竜也、坪井 泰之、佐藤 正健、新納 弘之、大矢根 綾子、宮治裕史
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Laser-induced forward transfer of bioactive materials with PDMS-based optical stamp2020

    • 著者名/発表者名
      Narazaki Aiko、Oyane Ayako、Hirofumi Miyaji
    • 学会等名
      Photonics WEST 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Laser Additive Micro-patterning for Biomedical Applications using Laser-Induced Transfer2019

    • 著者名/発表者名
      Narazaki Aiko、Oyane Ayako、Hirofumi Miyaji
    • 学会等名
      ICALEO 2019
    • 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] Laser Plasma Processing for Biofunctional Surface Engineering2019

    • 著者名/発表者名
      Oyane Ayako
    • 学会等名
      The 12th Asian-European International Conference on Plasma Engineering (AEPSE2019)
    • 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] レーザー転写による付加型パターニング -光が創り出す微小粒子と薄膜の微細パターン-2019

    • 著者名/発表者名
      奈良崎 愛子
    • 学会等名
      第153回微小光学研究会 「微細加工・操作の微小光学」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 飽和溶液法による表面機能化とバイオメディカル応用2019

    • 著者名/発表者名
      大矢根 綾子
    • 学会等名
      2019年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Additive Patterning of Fibronectin-Immobilized Apatite Micro-Chips by Laser-Induced Forward Transfer2019

    • 著者名/発表者名
      Narazaki Aiko、Oyane Ayako、Kurosaki Ryoso、Kameyama Tomoko、Sakamaki Ikuko、Araki Hiroko、Hirofumi Miyaji
    • 学会等名
      PACRIM13 The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bio-active patterning of fibronectin-containing apatite by laser-induced forward transfer2019

    • 著者名/発表者名
      Narazaki Aiko、Oyane Ayako、Hirofumi Miyaji
    • 学会等名
      LAMP2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] Characterization of Laser-Processed Samples. In: Sugioka K. (eds) Handbook of Laser Micro- and Nano-Engineering2021

    • 著者名/発表者名
      Aiko Narazaki
    • 総ページ数
      38
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 産業技術総合研究所 奈良崎愛子 研究紹介 主要な研究テーマ 1.レーザー転写による物質デリバリー

    • URL

      https://staff.aist.go.jp/narazaki-aiko/research.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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