| 研究課題/領域番号 |
19K04273
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
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| 研究機関 | 山口大学 |
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研究代表者 |
南 和幸 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (00229759)
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| 研究分担者 |
佐藤 克也 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (10403651)
中原 佐 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (00756968)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | 微小振動 / マイクロデバイス / Bio MEMS / メカノバイオロジー / 骨形成 / MEMS / 細胞 / 骨再生 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
全身振動療法により骨形成が促進されることが明らかになっているが、そのメカニズムも適切な条件も分かっていない。1×10-6以下の歪みの微小な機械振動が骨形成を促進するメカニズムは大きな謎を含んでおり、メカノバイオロジー視点から解明すれば、骨折の治療や骨粗鬆症の改善に大きく貢献できる。メカニズムの解明には、微小振動下にある細胞内の小器官の動態を把握することが必要で有り、その手法の開発が必要である。本研究では、振動が細胞に与える影響を、単一細胞レベルで解明するための足がかりとして、微小な振動による細胞核などの細胞内小器官の共振的な揺動による変位・力の発生を評価する手法の開発を試みる。
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| 研究成果の概要 |
振動に対する細胞のメカノセンシング機構を解明するために、顕微観察下で接着細胞に振動刺激を与えられる振動微小ステージを多数配列させた細胞振動マイクロアレイデバイスを開発した。ピエゾ駆動の針を用いてデバイスの振動微小ステージを振動させ、高速度カメラにより顕微観察することで、駆動特性の評価を行った。周波数15Hzの全振幅220 μm、 周波数90Hzの全振幅15 μmなどの条件で振動を与えたところ、振動微小ステージは針の動きに追従し直線運動することを確認したので、細胞に対して安定した振動刺激を与える機能を有していると考えられる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
人体に振動を与える全身振動療法により骨形成が促進されることが明らかになっているが、そのメカニズムは明らかでは無い。先行研究により微小振動が骨形成を促進するメカニズムには細胞が関与していると考えられており、細胞の振動感知メカニズムおよびその解明手法を明らかにすることが必要である。本研究成果は、微小振動下にある細胞の振動感知メカニズムの解明手法を提供することにつながり、将来的には効果的な全身振動療法の実現や骨粗鬆症の治療薬の開発に貢献できる。
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