| 研究課題/領域番号 |
20H02467
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 関西大学 |
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研究代表者 |
上田 正人 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (40362660)
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| 研究分担者 |
堤 祐介 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主席研究員 (60447498)
岩崎 泰彦 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (90280990)
池田 勝彦 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (20184434)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
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| キーワード | 生体材料 / セラミックス / 光応答 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
TiO2膜上に細胞を播種し，紫外光をその背面から照射すると，その照射パターンに応じて細胞の接着が促進・忌避される現象，さらには剥離される現象が観察される。本研究では，その細胞応答が，半導体表面で生じる電位変化，OHラジカルの発生等，どの現象に支配されているか，静電的な引力・斥力，接着タンパク質の変性による現象か等，その機序を明らかにする。その知見を基に，必要な光応答を鋭敏化させる。最終的に，セラミックス膜とiPad等のタブレット端末を利用した新規な原理に基づく細胞の3D造形手法を提案する。
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| 研究成果の概要 |
光照射によって，非接触でパターニングされた細胞シートを作製可能な細胞培養器を開発することを最終目標として，生体為害性がなく，光に応答するセラミック薄膜を合成し，その応答性向上を試みた。2源スパッタリングにより，Nbを添加したTiO2膜，SrTiO3膜を合成した。任意形状の光照射が可能なタブレット端末を光源としても，明瞭な光応答が観察された。SrTiO3表面にTiO2膜を積層することで起電力を増大させることも可能である。SrTiO3における光応答は，その面方位に依存することを単結晶を用いた実験で明らかにした。さらに，可視光に応答するWO3膜，Fe2O3膜も合成できた。いずれの膜も細胞毒性はない。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
TiO2などのセラミック半導体に光を照射すると，表面の親水・疎水制御や電位制御などが可能であることが知られている。しかし，細胞培養や細胞シートの作製において，その機能を積極的に利用しようとした試みは皆無であった。TiO2膜に紫外光を照射することで誘起される反応を利用して細胞の接着を忌避できることがわかっている。本研究では，生体為害性がなく，可視光に応答する酸化物膜を複数合成した。バイオマテリアルにおいて半導体における光応答の利用は新規な切り口である。タブレット端末など既存のデバイスと併用することで，細胞の配置をコントロールした細胞シートを非接触で作製可能な細胞プリンターに繋がると考えている。
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