| 研究課題/領域番号 |
20K22387
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0301:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクス、航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
宮廻 裕樹 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 助教 (40881206)
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| 研究期間 (年度) |
2020-09-11 – 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 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 細胞集団 / 位相欠陥 / ソフトマター / 組織工学 / 関数論 / 逆問題 / 確率ゆらぎ / 組織再生工学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年，培養細胞を用いた生体組織工学が注目されているが，再構成された細胞組織の配向構造の均質性を担保する設計理論がないという課題がある．本研究は，関数論による逆問題的アプローチをとることで，所望の細胞配向構造を再現性良く実現するための細胞パターン形状の設計手法を構築し，手法の妥当性を実験的に検証することを目的とする．組織の均質性が数理的・物理的に保証された生体組織の設計理論を生体組織工学の分野に与えることを目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究は，所望の細胞配向構造を再現性良く実現するための細胞パターン形状の設計手法を構築した．具体的には，細胞の配向現象を複素関数論により定式化し，細胞集団内に不可避的に生じる位相欠陥を考慮した細胞集団の配向構造の数値計算法を構築した．さらに，位相欠陥の位置ゆらぎを抑え，所望の配向構造を再現性よく実現するための細胞パターンの形状設計法を提案した．数値実験および細胞培養実験の結果から，提案手法による計算法の有効性が実証された．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
細胞シートなどの細胞から生体組織を再構成する組織工学の技術が広く応用されるには，作成された細胞組織の構造の再現性を担保する必要がある．しかしながら，これまでの研究は実験者の試行錯誤による構造設計が主なアプローチであった．本研究で得られた細胞の配向構造の計算法や培養領域の設計法は，細胞の培養基板の形状の最適設計などのような実験者の試行錯誤に頼らない理論保証された細胞組織の設計につながると考えられる．
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