フェムト秒レーザーを用いた新機能生体適合材料の創製

• 研究課題/領域番号: 25420777
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 材料加工・組織制御工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 塚本 雅裕 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (90273713)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: フェムト秒レーザー / 酸化チタン膜 / エアロゾルビーム / 周期的微細構造 / 偏光制御 / 生体適合性 / 細胞試験

研究成果の概要

酸化チタン膜上に第2 高調波のフェムト秒レーザーを照射すると基本波の１７％を有するナノ周期構造を形成することができた。酸化チタン膜上において異なる周期を有するナノ周期構造で細胞培養試験を行い、最も細胞伸展制御し易い周期について明らかにした。偏光制御によるチタンあるいは酸化チタン膜上の溝方向を局所的に制御することができた。当サンプル上において細胞培養試験を行い、空間的に細胞伸展を制御できることを示した。曲率半径を小さくして細胞の伸展が追従できる曲率について調べた。

研究成果

• [雑誌論文] Femtosecond laser-induced periodic nanostructure creation on PET surface for controlling of cell spreading (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuji Sato, Masahiro Tsukamoto, Togo Shinonaga, Takuya Kawa
  • 雑誌名: Applied Physics A: Materials Science & Processing 巻: 122 号: 3 ページ: 184-184
  • DOI: 10.1007/s00339-016-9716-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell spreading on titanium periodic nanostructures with periods of 200 nm, 300 nm and 600 nm produced by femtosecond laser irradiation (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Tsukamoto, T. Kawa, T. Shinonaga, P. Chen, A. Nagai, T. Hanawa
  • 雑誌名: Applied Physics A: Materials Science & Processing 巻: 122 号: 2 ページ: 120-120
  • DOI: 10.1007/s00339-016-9626-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] 波長388nm及び775nmのフェムト秒レーザーにより形成した周期的微細構造が細胞伸展に与える効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 篠永東吾，塚本雅裕，陳 鵬，塙 隆夫
  • 雑誌名: 電気学会論文誌． Ａ 巻: 135 号: 10 ページ: 587-591
  • DOI: 10.1541/ieejfms.135.587
  • NAID: 130005101521
  • ISSN: 0385-4205, 1347-5533
  • 査読あり
• [雑誌論文] 細胞伸展制御のためのPETフィルム表面へのナノ周期構造の形成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 雄二，塚本 雅裕，篠永 東吾，原 一之，河 拓弥，笹木 隆一郎
  • 雑誌名: レーザー学会誌 巻: 43 ページ: 772-776
  • NAID: 130007957182
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of periodic nanostructures using a femtosecond laser to control cell spreading on titanium (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Shinonaga, M. Tsukamoto, T. Kawa, P. Chen, A. Nagai, T. Hanawa
  • 雑誌名: Applied Physics B Lasers and Optics 巻: online 号: 3 ページ: 587-591
  • DOI: 10.1007/s00340-015-6082-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Periodic nanostructures on titanium dioxide film produced using femtosecond laser with wavelengths of 388 and 775 nm (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Shinonaga, M. Tsukamoto and G. Miyaji
  • 雑誌名: Optics Express 巻: Vol. 22, No. 12 号: 12 ページ: 14696-14704
  • DOI: 10.1364/oe.22.014696
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 細胞伸展制御のためのフェムト秒レーザを用いた表面構造制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 篠永 東吾、塚本 雅裕
  • 雑誌名: レーザ加工学会誌 巻: 21 ページ: 147-151
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variation of Cell Spreading on Titanium Dioxide Film by Periodic Nanostructures Formation with Femtosecond Laser (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Shinonaga, M. Tsukamoto, C. Peng, A. Nagai and T. Hanawa
  • 雑誌名: Trans. JWRI 巻: 43 ページ: 7-10
  • NAID: 120005588201
• [雑誌論文] Cell spreading on titanium dioxide film formed and modified with aerosol beam and femtosecond laser (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Shinonaga, M. Tsukamoto, A. Nagai, K. Yamashita,T. Hanawa, N. Matsushita, G. Xie, N. Abe
  • 雑誌名: Applied Surface Science 巻: 288 ページ: 649-653
  • 査読あり
• [学会発表] フェムト秒レーザ誘起ナノ周期構造による細胞伸展制御 ― 酸素雰囲気がナノ周期構造表面の濡れ性に与える影響 ― (2016)
  • 著者名/発表者名: 三宅 正誉志、河 拓弥、中畔 哲也、大賀 隆寛、福永 二三佳、佐藤 雄二、塚本 雅裕
  • 学会等名: 第84回レーザ加工学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2016-01-19
• [学会発表] フェムト秒レーザー誘起周期的微細構造 における雰囲気依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河 拓弥, 塚本 雅裕, 佐藤 雄二, 橋田 昌樹, 三宅 正誉志, 大賀 隆寛, 福永 二三佳
  • 学会等名: レーザー学会第36回年次大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2016-01-09
• [学会発表] 細胞伸展方向制御のためのフェムト秒レーザーを用いたPET表面への周期的微細構造形成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大賀隆寛, 塚本雅裕, 佐藤雄二, 河拓弥, 三宅正誉志, 中畔哲也, 福永二三佳
  • 学会等名: レーザー学会第36回年次大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2016-01-09
• [学会発表] フェムト秒レーザー照射によって形成されたチタン基板上の溝の曲率に依存した細胞伸展方向の変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 福永ニ三佳 河拓弥 三宅正誉志 中畔哲也 大賀隆寛 塚本雅裕 佐藤雄二 小川圭二
  • 学会等名: レーザー学会第36回年次大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2016-01-09
• [学会発表] フェムト秒レーザ誘起ナノ周期構造による細胞伸展制御 ― 酸素雰囲気がナノ周期構造表面の濡れ性に与える影響 ― (2015)
  • 著者名/発表者名: 三宅 正誉志
  • 学会等名: 平成27年度 三研究室 合同研究発表会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-12-15
• [学会発表] 細胞伸展方向制御のためのフェムト秒レーザーを用いたPET表面への周期的微細構造形成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大賀 隆寛
  • 学会等名: 平成27年度 三研究室 合同研究発表会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-12-15
• [学会発表] The cell spreading on Ti plate surface with microstructures formed by femtosecond and nanosecond lase (2015)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Nakaaze, Masahiro Tsukamoto, Yuji Sato, Takuya Kawa, Masayoshi Miyake, Peng Chen, Akiko Nagai, Takao Hanawa
  • 学会等名: International Symposium on EcoTopia Science 2015（ISETS''15)
  • 発表場所: Nagoya,Japan
  • 年月日: 2015-11-28
  • 国際学会
• [学会発表] Influence of microstructures formed by femtosecond laser ablationunder vacuum and air on cell spreading (2015)
  • 著者名/発表者名: Masayoshi Miyake, Masahiro Tsukamoto, Yuji Sato, Takuya Kawa, Tetsuya Nakaaze, Akiko Nagai, Peng Chen, Takao Hanawa
  • 学会等名: International Symposium on EcoTopia Science 2015（ISETS''15)
  • 発表場所: Nagoya,Japan
  • 年月日: 2015-11-28
  • 国際学会
• [学会発表] 細胞伸展制御のためのフェムト秒レーザ照射による周期的微細 構造形成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 塚本 雅裕, 河 拓弥, 篠永 東吾, 陳 鵬, 永井 亜希子, 塙 隆夫, 黒田 健介
  • 学会等名: 特異構造金属・無機融合高機能材料開発共同研究プロジェクト 第6回研究所連携プロジェクト公開討論会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2015-11-20
• [学会発表] 雰囲気制御下におけるチタン基板へのフェムト秒レーザーアブレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 三宅正誉志，塚本雅裕，佐藤雄二，河拓弥，中畔哲也，陳鵬，永井 亜 希子， 塙 隆夫
  • 学会等名: 応用物理学会 2015年度 講演会（秋）
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] フェムト秒レーザにより形成されたナノ及びマイクロ周期構造の細胞伸展への影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中畔 哲也，塚本 雅裕，篠永 東吾，佐藤 雄二，河 拓弥，陳 鵬，永井 亜希子
  • 学会等名: （一社）溶接学会 平成27年度秋季全国大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2015-09-03
• [学会発表] Periodic Nanostructures Produced on Ti Substrate with Femtosecond Laser for Controlling of Cell Spreading in Multi Direction (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Kawa, M. Tsukamoto, T. Shinonaga, P. Chen, A. Nagai, T. Hanawa
  • 学会等名: The 13th Conference on Laser Ablation (COLA-2015)
  • 発表場所: Cairns, Australia
  • 年月日: 2015-09-03
  • 国際学会
• [学会発表] Femtosecond laser induced periodic nano-structure on PET surface for controlling of cell elongation (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuji Sato, Masahiro Tsukamoto, Togo Shinonaga, Takuya Kawa
  • 学会等名: The 13th Conference on Laser Ablation (COLA-2015)
  • 発表場所: Cairns, Australia
  • 年月日: 2015-08-31
  • 国際学会
• [学会発表] Control of Cell Elongation on Titanium Materials by Femtosecond Laser Irradiation (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Tsukamoto, T. Shinonaga, T. Kawa, P. Chen, A. Nagai, T. Hanawa
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Advanced Materials Development and Integration of Novel Structured Metallic and Inorganic Materials (AMDI-6)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2015-06-09
  • 国際学会
• [学会発表] Control of Cell Spreading on Ti Substrate with Periodic Nanostructures Formed by Femtosecond Laser Irradiation (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Kawa, M. Tsukamoto, T. Shinonaga, P. Chen, A.Nagai, T. Hanawa
  • 学会等名: The 7th International Congress on Laser Advanced Materials Processing, (LAMP2015)
  • 発表場所: Kitakyushu, Japan
  • 年月日: 2015-05-27
  • 国際学会
• [学会発表] フェムト秒レーザー照射による周期的微細構造形成がチタン基板上の細胞伸展に与える効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: "河 拓弥，塚本 雅裕，篠永 東吾，原 一之，宮川 和也，徐 賢先，
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学平塚校舎（神奈川）
  • 年月日: 2015-03-11
• [学会発表] 細胞伸展方向制御のためのフェムト秒レーザを用いた純Ti基板への周期的微細構造形成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 河拓弥，塚本雅裕，篠永東吾，原一之，宮川和也，徐賢先，陳鵬，永井亜希子，塙隆夫
  • 学会等名: 第82回レーザ加工学会講演会
  • 発表場所: 産総研臨海副都心センター（東京）
  • 年月日: 2015-01-13
• [学会発表] フェムト秒レーザー照射によりTi上に形成したナノ及びマイクロ周期構造の細胞伸展への影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮川 和也，塚本 雅裕，篠永 東吾，河 拓弥，陳 鵬，永井 亜希子，塙 隆夫
  • 学会等名: 第35回レーザー学会学術講演会年次大会
  • 発表場所: 東海大学高輪校舎（東京）
  • 年月日: 2015-01-12
• [学会発表] Periodic nanostructures produced with femtosecond laser for control of cell spreading (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Shinonaga, M. Tsukamoto, P. Chen, A. Nagai, T. Hanawa
  • 学会等名: The 5th International Symposium on Advanced Materials Development and Integration of Novel Structured Metallic and Inorganic Materials(AMDI-5)
  • 発表場所: 東京医科歯科大学（東京）
  • 年月日: 2014-11-19
• [学会発表] フェムト秒レーザー照射で形成された周期的ナノ構造を用いた細胞伸展制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 塚本雅裕
  • 学会等名: 第15回光量子科学研究シンポジウム
  • 発表場所: JAEA関西光科学研究所（京都）
  • 年月日: 2014-11-14
  • 招待講演
• [学会発表] Effect of periodic nanostructures produced with femtosecond laser on cell spreading (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Shinonaga, M. Tsukamoto, K. Miyagawa, K. Hara, T. Kawa, P. Chen, A. Nagai, T. Hanawa
  • 学会等名: The 33rd International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics(ICALEO 2014)
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2014-10-22
• [学会発表] Femtosecond laser induced periodic nanostructures and microstructures on Ti plate for control of cell spreading (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Miyagawa, Masahiro Tsukamoto, Togo Shinonaga, Kazuyuki Hara, Peng Chen, Akiko Nagai, Takao Hanawa
  • 学会等名: The 33rd International Congress on Applications of Lasers & Electro-Optics(ICALEO 2014)
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2014-10-22
• [学会発表] Controlling Cell Spreading on TiO2 film modified with Femtosecond Laser (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Shinonaga, M. Tsukamoto, K. Miyagawa, K. Hara, P. Chen, A. Nagai, T. Hanawa
  • 学会等名: The 15th International Symposium on Laser Precision Microfabrication (LPM 2014)
  • 発表場所: Vilnius, Lithuania
  • 年月日: 2014-06-18
• [学会発表] Biocompatibility of Titanium Dioxide Film Irradiated with Femtosecond Laser (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Tsukamoto, T. Shinonaga, P. Chen, A. Nagai and T. Hanawa
  • 学会等名: The 13th International Ceramics Congress 2014(CIMTEC2014)
  • 発表場所: Montecatini Terme, Italy
  • 年月日: 2014-06-13
• [学会発表] 雰囲気制御下フェムト秒レーザ照射によるSi基板上への周期的微細構造形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 河拓弥、塚本雅裕、佐藤雄二、篠永東吾、原一之
  • 学会等名: 第81回レーザ加工学会講演会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪）
  • 年月日: 2014-05-27
• [学会発表] フェムト秒レーザを用いた酸化チタン膜上への周期的微細構造形成による細胞伸展方向変化
  • 著者名/発表者名: 篠永 東吾、塚本雅裕、永井 亜希子、山下 仁大、塙 隆夫、松下 伸広、謝 国強、阿部信行
  • 学会等名: レーザ加工学会第79回
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] Cell Spreading on Titanium Dioxide Film with Periodic Nanostructures Produced by Femtosecond Laser Irradiation
  • 著者名/発表者名: T. Shinonaga, M. Tsukamoto, Y. Ito, A. Nagai, K. Yamashita, T. Hanawa,N. Matsushita, X. Guoqiang and N. Abe
  • 学会等名: LAMP2013
  • 発表場所: Niigata,Japan
• [学会発表] 酸化チタン膜の生体適合性に対するフェムト秒レーザを用いた周期的微細構造形成の効果
  • 著者名/発表者名: 篠永 東吾，塚本 雅裕，西井 諒介，永井 亜希子，山下 仁大，塙 隆夫，松下 伸広，謝 国強，阿部 信行
  • 学会等名: （一社）溶接学会 平成25年度秋季全国大会
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] フェムト秒レーザを用いた周期的微細構造形成によるチタン材料の生体適合性向上
  • 著者名/発表者名: 伊藤雄一郎, 塚本 雅裕 篠永 東吾，宮川 和也，陳 鵬,永井 亜希子，山下 仁大，松下 伸広，謝 国強，塙 隆夫
  • 学会等名: （一社）溶接学会 平成25年度秋季全国大
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] TiO2 膜上の細胞伸展におけるフェムト秒レーザーを用いた周期的微細構造形成の効果
  • 著者名/発表者名: 篠永 東吾，塚本 雅裕，宮川 和也，伊藤 雄一郎，陳 鵬，永井 亜希子，塙 隆夫
  • 学会等名: 応用物理学会（2013年秋）
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] フェムト秒レーザー照射による生体適合性向上のためのチタン材への周期的微細構造形成
  • 著者名/発表者名: 宮川和也, 塚本雅裕, 篠永東吾, 伊藤 雄一郎, 陳 鵬, 永井亜希子, 塙 隆夫
  • 学会等名: 応用物理学会（2013年秋）
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Biocompatibility of titanium dioxide film modified by femtosecond laser irradiation
  • 著者名/発表者名: M. Tsukamoto, T. Shinonaga, A. Nagai, K. Yamashita, T. Hanawa, N. Matsushita, X. Guoqiang and N. Abe
  • 学会等名: THERMEC2013 (the 8th international conference on advanced materials)
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 招待講演
• [学会発表] TiO2膜上に形成したフェムト秒レーザー誘起ナノ周期構造の細胞伸展への影響
  • 著者名/発表者名: 宮川和也、塚本雅裕、篠永東吾、伊藤雄一郎、陳鵬、永井亜希子、塙隆夫
  • 学会等名: レーザ加工学会第80回
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Improving the Biocompatibility of TiO2 Film Formed and Modified with Aerosol Beam and Femtosecond Laser
  • 著者名/発表者名: Togo Shinonaga, Masahiro Tsukamoto, Yuichiro Ito, Kazuya Miyagawa. Peng Chen, Akiko Nagai, Takao Hanawa
  • 学会等名: ISETS '13 and AMDI-4
  • 発表場所: Nagoya,Japan
• [学会発表] Improving biocompatibility of titanium by periodic nanostructure formation with femtosecond laser
  • 著者名/発表者名: Yuichiro Ito,Masahiro Tsukamoto,Togo Shinonaga ,Kazuya Miyagawa,Peng Chen,Akiko Nagai,Takao Hanawa
  • 学会等名: ISETS '13 and AMDI-4
  • 発表場所: Nagoya,Japan
• [学会発表] チタンの生体適合性に対するフェムト秒レーザー用いた周期的微細構造形成の効果
  • 著者名/発表者名: 伊藤 雄一郎，塚本 雅裕，篠永 東吾，宮川 和也，原 一之, 陳 鵬，永井 亜希子，塙 隆夫
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第34回年次大会
  • 発表場所: 北九州
• [学会発表] Variation of cell spreading on TiO2 film modified by 775 nm and 388 nm femtosecond laser irradiation
  • 著者名/発表者名: Masahiro Tsukamoto, Togo Shinonaga, Yuji Sato, Peng Chen, Akiko Nagai and Takao Hanawa
  • 学会等名: SPIE PhotonicsWest2014
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
• [学会発表] フェムト秒レーザー照射により形成した周期的微細構造の周期がTiO2膜上の細胞進展に与える影響
  • 著者名/発表者名: 篠永 東吾, 塚本 雅裕, 宮川 和也, 原 一之, 伊藤 雄一郎, 陳 鵬, 永井 亜希子, 塙 隆夫
  • 学会等名: 応用物理学会（2014年春）
  • 発表場所: 神奈川
• [学会発表] フェムト秒レーザー照射によりTiO2膜上に形成したナノ及びマイクロ周期構造の細胞進展への影響
  • 著者名/発表者名: 宮川和也, 塚本 雅裕, 篠永 東吾, 原 一之, 伊藤 雄一郎, 陳 鵬, 永井 亜希子, 塙 隆夫
  • 学会等名: 応用物理学会（2014年春）
  • 発表場所: 神奈川