| 研究課題/領域番号 |
21H04533
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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 |
中区分18:材料力学、生産工学、設計工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
松本 健郎 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30209639)
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| 研究分担者 |
前田 英次郎 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (20581614)
KIM JEONGHYUN 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (20844591)
王 軍鋒 名古屋大学, 工学研究科, 研究員 (20898415)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
43,290千円 (直接経費: 33,300千円、間接経費: 9,990千円)
2023年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2022年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2021年度: 26,650千円 (直接経費: 20,500千円、間接経費: 6,150千円)
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| キーワード | 形態形成 / ものづくり / 骨 / 珪藻 / バイオメカニクス / 力学的適応 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生物のかたちづくりには力が大きく関わっており，生体組織の多くが力学的最適性を保っている．そこでこれをものづくりに応用するため，1)組織内の力を細胞レベルで明らかにする基盤技術として，張力センサタンパクを発現する細胞を組織に埋め込んでひずみゲージとする手法の確立，2)力学負荷により幼若骨組織に最適構造を自発創成させる手法の確立，3)力による珪藻の被殻形状の制御と被殻形成過程のリアルタイム観察による珪藻被殻の精妙な模様の形成機構の解明を進める.
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| 研究成果の概要 |
生物のかたちづくりを力で制御してものづくりに応用するため，1)基盤技術として張力センサ発現平滑筋細胞を血管組織に埋め込んでひずみゲージとする手法を試みて引張でFRETが低下することを確認，2)幼若骨組織への力学負荷による最適構造の自発創成を目指し，鶏雛脛骨薄切片が引張により石灰化のモードを変化させることを発見，3)骨芽細胞様細胞が骨単位形成の現場である円錐内面で周方向に移動することを発見，4)円筒状珪藻Aulacoseiraの被殻形成過程のリアルタイム観察を行い，被殻が厚く硬そうな内側の被殻と薄く柔らかそうな外側の被殻の2層からなり，両者が滑り合う形で伸長することなどを明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
生物のかたちづくりには力が大きく関わっており，生体組織の多くが力学的最適性を保っている．そこで「生物のかたちづくりを上手く制御して，ものづくりに結びつけることはできないか？」という考えで進めた研究である．例えば珪藻が作り出すマイクロ・ナノレベルの精妙な構造を力学的に制御して望みの構造を作る方法を確立することができれば，膨大なエネルギーと化学物質を使用する現在のマイクロ加工技術に代わり，太陽光と水と空気と若干の栄養素だけで加工を行う地球に優しい技術を確立することができる．現在は生物の形作りをモノづくりに生かす具体的な方法は見つかっていないが，いくつかの基礎的な知見を得ることができた．
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