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機能的三次元組織バイオプリンティングのための生物活性インクライブラリの獲得

研究課題

研究課題/領域番号 20KK0112
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

配分区分基金
審査区分 中区分27:化学工学およびその関連分野
研究機関大阪大学

研究代表者

境 慎司  大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (20359938)

研究分担者 小嶋 勝  大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (00533647)
中畑 雅樹  大阪大学, 大学院理学研究科, 助教 (40755641)
研究期間 (年度) 2020-10-27 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)
2023年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2022年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードバイオプリンティング / 組織工学 / 再生医療 / 3Dプリント / ゲル / バイオインク / 3Dプリンティング
研究開始時の研究の概要

3Dプリンティングは、複雑な内部構造を持つ構造体の造形を可能とする。特に、インクに細胞を含ませて用いるバイオプリンティングは、現状はまだ不可能なものの、従来技術では造形できなかった機能的な組織や臓器の代替物の作製を実現する技術として期待されている。そして、その実現には、プリンタの進化とともにインクの進化が不可欠である。本研究では、フランスの研究グループと共同研究にて、インクの進化に不可欠な新たな生物活性物質を天然資源の中から見出し、それに必要な機能を付与することで、それらの材料からなるインクライブラリを構築することに取り組む。

研究成果の概要

3Dプリンティングは、複雑な内部構造を持つ構造体の造形を可能とする。特に、インクに細胞を含ませて用いるバイオプリンティングは、従来技術では造形できなかった機能的な組織や臓器の代替物の作製を実現する技術として期待されている。そして、その実現には、プリンタの進化とともにインクの進化が不可欠である。本研究では、フランスの研究グループと共同研究にて、新たな生物活性物質を天然資源の中から見出し、それに必要な機能を付与し、あらたなインク材料を獲得することを目的として検討を行った。この検討の結果、ポリグルクロン酸をはじめとする複数の多糖を見出し、主要なものについては特許出願と学術論文の発表に至る成果を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

3Dプリンティングは、複雑な内部構造を持つ構造体の造形を可能とする。特に、インクに細胞を含ませて用いるバイオプリンティングは、現状はまだ不可能なものの、従来技術では造形できなかった機能的な組織や臓器の代替物の作製を実現する技術として期待されている。特に、社会的には、この技術の成熟は移植待機患者の命を救うこと、医療コストの削減や治療の質の向上にも寄与すると期待されている。本研究の成果として有望なインク材料を獲得できたことは、バイオプリンティングに重要な前進をもたらすものと期待される。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 3件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 6件、 招待講演 4件) 産業財産権 (2件) (うち外国 2件)

  • [国際共同研究] Unversity of Indonesia(インドネシア)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Clermont Auvergne/University of Picardy Jules Verne(フランス)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Clermont Auvergne/University of Picardy Jules Verne(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Enzymatically gellable chitosan inks with enhanced printability by chitosan nanofibers for 3D printing of wound dressings2024

    • 著者名/発表者名
      Sakai Shinji、Yamamoto Shota、Hirami Ryo、Hidaka Mitsuyuki、Chamara Manoj Lakmal Elvitigala Kelum
    • 雑誌名

      European Polymer Journal

      巻: 210 ページ: 112960-112960

    • DOI

      10.1016/j.eurpolymj.2024.112960

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of Chitosan Hydrogels Obtained through Phenol and Tripolyphosphate Anionic Crosslinking2024

    • 著者名/発表者名
      Mitsuyuki Hidaka, Masaru Kojima, Shinji Sakai, Cedric Delattre
    • 雑誌名

      Polymers

      巻: 16 号: 9 ページ: 1274-1274

    • DOI

      10.3390/polym16091274

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Tuning the crosslinking and degradation of hyaluronic acid/gelatin hydrogels using hydrogen peroxide for muscle cell sheet fabrication2023

    • 著者名/発表者名
      Elvitigala Kelum Chamara Manoj Lakmal、Mubarok Wildan、Sakai Shinji
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 19 号: 31 ページ: 5880-5887

    • DOI

      10.1039/d3sm00560g

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visible light photocrosslinking of sugar beet pectin for 3D bioprinting applications2023

    • 著者名/発表者名
      Mubarok Wildan、Elvitigala Kelum Chamara Manoj Lakmal、Kotani Takashi、Sakai Shinji
    • 雑誌名

      Carbohydrate Polymers

      巻: 316 ページ: 121026-121026

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2023.121026

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Horseradish Peroxidase-Mediated Bioprinting via Bioink Gelation by Alternately Extruded Support Material2023

    • 著者名/発表者名
      Kotani Takashi、Mubarok Wildan、Hananouchi Takehito、Sakai Shinji
    • 雑誌名

      ACS Biomaterials Science & Engineering

      巻: 9 号: 10 ページ: 5804-5812

    • DOI

      10.1021/acsbiomaterials.3c00996

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of cell-laden microbeads and microcapsules composed of bacterial polyglucuronic acid2023

    • 著者名/発表者名
      Goto Ryota、Nakahata Masaki、Delattre C?dric、Petit Emmanuel、El Boutachfaiti Redouan、Sakai Shinji
    • 雑誌名

      International Journal of Biological Macromolecules

      巻: 244 ページ: 125481-125481

    • DOI

      10.1016/j.ijbiomac.2023.125481

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of non-adherent cell-enclosing domes with enzymatically cross-linked hydrogel shell2023

    • 著者名/発表者名
      Kazama Ryotaro、Sato Ryuta、Fujiwara Hiroyuki、Qu Yanfei、Nakahata Masaki、Kojima Masaru、Fujita Satoshi、Sakai Shinji
    • 雑誌名

      Biofabrication

      巻: 15 号: 1 ページ: 015002-015002

    • DOI

      10.1088/1758-5090/ac95ce

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cell Dome as an Evaluation Platform for Organized HepG2 Cells2023

    • 著者名/発表者名
      Kazama Ryotaro、Fujita Satoshi、Sakai Shinji
    • 雑誌名

      Cells

      巻: 12 号: 1 ページ: 69-69

    • DOI

      10.3390/cells12010069

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] One-Step FRESH Bioprinting of Low-Viscosity Silk Fibroin Inks2022

    • 著者名/発表者名
      Sakai Shinji、Morita Takahiro
    • 雑誌名

      ACS Biomaterials Science and Engineering

      巻: 8 号: 6 ページ: 2589-2597

    • DOI

      10.1021/acsbiomaterials.2c00269

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tuning Myogenesis by Controlling Gelatin Hydrogel Properties through Hydrogen Peroxide-Mediated Cross-Linking and Degradation2022

    • 著者名/発表者名
      Mubarok Wildan、Elvitigala Kelum Chamara Manoj Lakmal、Sakai Shinji
    • 雑誌名

      Gels

      巻: 8 号: 6 ページ: 387-387

    • DOI

      10.3390/gels8060387

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Human Umbilical Vein Endothelial Cells Form a Network on a Hyaluronic Acid/Gelatin Composite Hydrogel Moderately Crosslinked and Degraded by Hydrogen Peroxide2022

    • 著者名/発表者名
      Elvitigala Kelum Chamara Manoj Lakmal、Mubarok Wildan、Sakai Shinji
    • 雑誌名

      Polymers

      巻: 14 号: 22 ページ: 5034-5034

    • DOI

      10.3390/polym14225034

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phenol-Grafted Alginate Sulfate Hydrogel as an Injectable FGF-2 Carrier2022

    • 著者名/発表者名
      Goto Ryota、Nakahata Masaki、Sakai Shinji
    • 雑誌名

      Gels

      巻: 8 号: 12 ページ: 818-818

    • DOI

      10.3390/gels8120818

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of phenol-grafted polyglucuronic acid and its application to extrusion-based bioprinting inks2022

    • 著者名/発表者名
      Sakai Shinji、Kotani Takashi、Harada Ryohei、Goto Ryota、Morita Takahiro、Bouissil Soukaina、Dubessay Pascal、Pierre Guillaume、Michaud Philippe、El Boutachfaiti Redouan、Nakahata Masaki、Kojima Masaru、Petit Emmanuel、Delattre C?dric
    • 雑誌名

      Carbohydrate Polymers

      巻: 277 ページ: 118820-118820

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2021.118820

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Modulation of Cell-Cycle Progression by Hydrogen Peroxide-Mediated Cross-Linking and Degradation of Cell-Adhesive Hydrogels2022

    • 著者名/発表者名
      Mubarok Wildan、Elvitigala Kelum Chamara Manoj Lakmal、Nakahata Masaki、Kojima Masaru、Sakai Shinji
    • 雑誌名

      Cells

      巻: 11 号: 5 ページ: 881-881

    • DOI

      10.3390/cells11050881

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Freeform 3D Bioprinting Involving Ink Gelation by Cascade Reaction of Oxidase and Peroxidase: A Feasibility Study Using Hyaluronic Acid-Based Ink2021

    • 著者名/発表者名
      Sakai Shinji、Harada Ryohei、Kotani Takashi
    • 雑誌名

      Biomolecules

      巻: 11 号: 12 ページ: 1908-1908

    • DOI

      10.3390/biom11121908

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 3D bioprinting of sugar beet pectin obtained through horseradish peroxidase-catalyzed crosslinking2024

    • 著者名/発表者名
      平見 凌、堀口 一樹、小嶋 勝、境 慎司
    • 学会等名
      化学工学会第89年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 酵素反応で得られるゲルとそれを使った3Dバイオプリント2024

    • 著者名/発表者名
      境 慎司
    • 学会等名
      2023年度第7回広島大学大学院医系科学研究科・大学病院合同FD
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The Effect of Oxidative Degradation of Phenolated Hyaluronic Acid on HUVEC Network Formation2023

    • 著者名/発表者名
      Elvitigala Kelum Chamara Manoj Lakmal, Wildan Mubarok, 堀口一機、小嶋 勝、境 慎司
    • 学会等名
      化学工学会第54回秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Human Umbilical Vein Endothelial Cells Behaviour on Hyaluronic Acid-based Hydrogel Obtained via Hydrogen Peroxide-Mediated Crosslinking and Degradation2023

    • 著者名/発表者名
      Elvitigala Kelum Chamara Manoj Lakmal, Wildan Mubarok, Horiguchi Ikki、Kojima Masaru、Sakai Shinji
    • 学会等名
      8th International Symposium on Biomedical engineering 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Impact of Tyramine-Modified Hyaluronic Acid on Human Umbilical Vein Endothelial Cell Network Formation2023

    • 著者名/発表者名
      Elvitigala Kelum Chamara Manoj Lakmal, 堀口一機、小嶋 勝、境 慎司
    • 学会等名
      化学工学会第89年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] バイオインク混合のための3Dプリンタ用バブルマイクロミキサの開発2023

    • 著者名/発表者名
      日髙光将, 小嶋勝, 堀口一樹, 境慎司
    • 学会等名
      化学工学会第89年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] インクと交互に吐出された支持材料からの物質供給によるゲル化を利用した3Dバイオプリンティング手法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      粉谷 聖、堀口 一樹、小嶋 勝、境 慎司
    • 学会等名
      化学工学会第89年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 3D Bioprinting Technologies Based on Enzymatic Hydrogelation2023

    • 著者名/発表者名
      Shinji Sakai
    • 学会等名
      8th International Symposium on Biomedical engineering 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ポリグルクロン酸の細胞包括マイクロ粒子への応用2023

    • 著者名/発表者名
      後藤良太, Cdric Delattre, 堀口一樹, 小嶋勝, 境慎司
    • 学会等名
      化学工学会第88年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 高度な細胞培養足場構築を目的としたマルチマテリアル3Dバイオプリンティング用単一ノズルの開発2022

    • 著者名/発表者名
      日髙光将, Zhang Colin, 小嶋勝, 中畑雅樹, 堀口 一樹, 岡野 泰典, 境慎司
    • 学会等名
      化学工学会第53回秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Human umbilical vein endothelial cell behavior on Gelatin-Ph/HA-Ph composite hydrogel obtained via2022

    • 著者名/発表者名
      Elvitigala Kelum Chamara Manoj Lakmal, Wildan Mubarok, 堀口一機, 小嶋 勝, 境 慎司
    • 学会等名
      第74回日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 新規多糖の骨組織工学への応用2022

    • 著者名/発表者名
      後藤良太, Cedric Delattre, 堀口 一樹, 小嶋 勝, 境 慎司
    • 学会等名
      化学工学会第53回秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 支持材料とインクの交互積層による可視光架橋3Dバイオプリンティング手法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      粉谷 聖, 堀口 一樹, 小嶋 勝, 境 慎司
    • 学会等名
      化学工学会第53回秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 酵素を使った3Dバイオプリンティング2021

    • 著者名/発表者名
      境 慎司
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会 2021年度 九州ブロック学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 酵素を使った医療・ヘルスケアのためのものづくり2021

    • 著者名/発表者名
      境 慎司
    • 学会等名
      第15回 メタボロームシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 3Dバイオプリンティングによる水性二相系インクを用いたヒドロゲルファイバーの作製2021

    • 著者名/発表者名
      森田 崇裕・中畑 雅樹・小嶋 勝・境 慎司
    • 学会等名
      化学工学会第 52 回秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] マイクロ流体デバイスを用いた気泡を孔源とする多孔質ヒドロゲル構造体の作製2021

    • 著者名/発表者名
      原田 涼平・ 中畑 雅樹・ 小嶋 勝・ 境 慎司
    • 学会等名
      化学工学会第 52 回秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Biocompatible solar hydrogelation mediated by resorcinol-formaldehyde resins and horseracdih peroxidase2021

    • 著者名/発表者名
      KITATANI Yuki, SHIRAISHI Yasuhiro, NAKAHATA Masaki, KOJIMA Masaru, HIRAI Takayuki, SAKAI Shinji
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photocurable chitosan ink with rapid gelation for extrusion-based/vat polymerization-based printings2021

    • 著者名/発表者名
      Hidaka Mitsyuki, Kojim Masaru, Nakahata Masaki and Sakai Shinji
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of Hydrogen Peroxide-Mediated Crosslinking and Polymer Degradation to Cells Adhesion2021

    • 著者名/発表者名
      Wildan Mubarok, Masaki Nakahata, Masaru Kojima, Shinji Sakai
    • 学会等名
      第8回アジアバイオマテリアル学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modulation of Cells Adherence by Hydrogen Peroxide-Mediated Crosslinking and Polymer Degradation2021

    • 著者名/発表者名
      Wildan Mubarok, Masaki Nakahata, Masaru Kojima, Shinji Sakai
    • 学会等名
      The 26th Symposium of Young Asian Biological Engineers’ Community
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] POLYMERIC COMPOUND OF GLUCURONIC ACID WITH PHENOLIC GROUPS, GEL-FORMING COMPOSITION COMPRISING SUCH A COMPOUND AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME2023

    • 発明者名
      C DELATTRE, S SAKAI et al
    • 権利者名
      クレルモン・オーベルニュ大学, 大阪大学 他
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] POLYMERIC COMPOUND OF GLUCURONIC ACID WITH PHENOLIC GROUPS, GELFORMING COMPOSITION COMPRISING SUCH A COMPOUND AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME2021

    • 発明者名
      DELATTRE C, SAKAI S, et al
    • 権利者名
      DELATTRE C, SAKAI S, et al
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 外国

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公開日: 2020-10-29   更新日: 2025-01-30  

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