| 研究課題/領域番号 |
20K12601
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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90110:生体医工学関連
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| 研究機関 | 徳島大学 |
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研究代表者 |
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)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 骨芽細胞 / 力学的刺激 / 細胞バイオメカニクス / 骨粗しょう症 / 振動刺激 / メカノトランスダクション / 骨リモデリング / 微振動 / 微振動刺激 / バイオメカニクス / メカニカルストレス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，骨芽細胞に対して微振動刺激を負荷し，その際の応答をリアルタイムでその場観察する実験観察系を構築すること．ならびに微振動刺激に対する骨芽細胞の応答特性を詳細に評価することによって，微振動刺激がどのようにして骨芽細胞に感知されているのか．その機構解明につながる知見を得ることを目的としている．
微振動刺激を受ける細胞の顕微鏡下でのリアルタイムその場観察を達成した上で，周波数スイープ刺激を付与し細胞の応答特性を評価することを目指す．
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| 研究成果の概要 |
微振動刺激に対する骨芽細胞の応答を顕微鏡観察下でその場観察するためのデバイスを開発した．デバイスは，顕微鏡ステージ上に設置可能で，ピエゾアクチュエーターによる駆動で水平方向の振動を発生させ，ガラスボトムディッシュに播種した骨芽細胞に振動刺激を付与する．また，微振動刺激を付与しながらのその場観察を達成した．
開発したデバイスを用いて，微振動刺激を受ける骨芽細胞のカルシウムシグナル応答を観察し，その応答特性を評価した．デバイスは当初の設計通りの性能を発揮し，単一細胞レベルでの蛍光観察が可能であった．実験の結果，骨芽細胞が敏感に応答する振動周波数が60Hz付近に存在する可能性が示唆された．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
微振動刺激を受ける細胞の応答を観察する実験系において，多数の細胞の応答を平均化して評価するのではなく，単一細胞レベルで詳細に観察することを可能にしたことは，本研究課題の最大の成果である．
また，振動強度は一定に保ちながら，周波数を変化させた微振動刺激を骨芽細胞に付与し，その応答を評価した結果，骨芽細胞が敏感に感じ取る周波数が60Hz付近に存在する可能性を示したことは，制御された力学的刺激として微振動を付与し，骨形成を活性化させる新規な医療技術への応用が期待される成果である．
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