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血管構造の高速モールディングによる三次元骨組織の構築

公募研究

研究領域超高速バイオアセンブラ
研究課題/領域番号 24106504
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関横浜国立大学

研究代表者

福田 淳二  横浜国立大学, 工学研究院, 准教授 (80431675)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2013年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2012年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワード微小血管 / ハイドロゲル / 骨 / オステオン / 再生医療 / 電気化学 / 血管 / 細胞脱離 / ペプチド
研究概要

骨は、微小血管を中心としたオステオンと呼ばれる最小単位(直径:0.2 mm)から構成されており、一定間隔で血管構造が存在している。骨の形成、維持においては骨芽細胞や破骨細胞が大きな役割を果たすが、これら骨形成と骨吸収は微小血管を中心として営まれている。骨組織は、複数の細胞種によって構成され、一般に考えられるより複雑な構造を有しているため、このような血管網を有する骨組織をin vitroで構築する技術は未だに確立されていないのが現状である。
そこで本研究では、電気化学を利用した血管様構造の作製技術を用いて、三次元的な骨様組織の作製に取り組んだ。平成25年度は、前年度に設計した自己組織化オリゴペプチドを用いた電気化学的な細胞脱離技術により、ハイドロゲル内に血管内皮細胞で内表面が覆われた血管様構造を高速モールディングにより作製する技術を確立した。この血管内皮細胞は送液培養において徐々にゲル内に侵入して管腔構造を形成し、規則的に配置された血管様構造を互いに接続することが示された。さらに、ハイドロゲル内に骨細胞への分化が容易な間葉系幹細胞を導入しておくことで、送液培養中にハイドロゲル内で高密度になるまで増殖することを示した。この培養系をさらに骨分化誘導培地で培養することで、初期の骨分化マーカーが発現することを示した。また、多孔質の骨伝導剤(b-TCP)をハイドロゲルと組み合わせることで、血管構造を有する骨様組織を作製した。
今後、さらに長期的に送液培養し、なおかつ三次元的に血管様構造を配置することで、立体的な骨様組織が構築できる可能性を示した。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (17件) (うち招待講演 5件) 図書 (3件) 産業財産権 (4件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Reverse transfection in microchamber arrays for cell migration assays2014

    • 著者名/発表者名
      J. Enomoto, R. Takagi, R. Onuki-Nagasaki, S. Fujita, and J. Fukuda
    • 雑誌名

      Sensors & Actuators: B

      巻: 190 ページ: 896-9

    • DOI

      10.1016/j.snb.2013.09.014

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid engineering of cell-lined vascular-like structures in in situ crosslinkable hydrogels2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kageyama, T. Kakegawa, T. Osaki, J. Enomoto, T. Ito, T. Nittami, J. Fukuda
    • 雑誌名

      Biofabrication

      巻: 6 号: 2 ページ: 25006-25006

    • DOI

      10.1088/1758-5082/6/2/025006

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tissue engineering based on electrochemical desorption of an RGD-containing oligopeptide2013

    • 著者名/発表者名
      Naoto Mochizuki, Takahiro Kakegawa, Tatsuya Osaki, Nasser Sadr, Nezamoddin N. Kachouie, Hiroaki Suzuki, Junji Fukuda
    • 雑誌名

      Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine

      巻: 7 号: 3 ページ: 236-243

    • DOI

      10.1002/term.519

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cell-Adhesive and Cell-Repulsive Zwitterionic Oligopeptides for Micropatterning and Rapid Electrochemical Detachment of Cells2013

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kakegawa, Naoto Mochizuki, Nasser Sadr, Hiroaki Suzuki, and Junji Fukuda
    • 雑誌名

      Tissue Engineering

      巻: 19 号: 1-2 ページ: 290-298

    • DOI

      10.1089/ten.tea.2011.0739

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of super-dense transfected cell microarrays generated by Diezoelectric inkjet printing.2013

    • 著者名/発表者名
      Fujita S, et al.
    • 雑誌名

      Lab Chip

      巻: 13(1) 号: 1 ページ: 77-80

    • DOI

      10.1039/c2lc40709d

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microfluidic microbial culture device for rapid determination of the minimum inhibitory concentration of antibiotics2013

    • 著者名/発表者名
      R. Takagi, J. Fukuda, K. Nagata, Y. Yawata, N. Nomura, and H. Suzuki
    • 雑誌名

      Analyst

      巻: 138 号: 4 ページ: 1000-3

    • DOI

      10.1039/c2an36323b

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Processing of nanolitre liquid plugs for microfluidic cell-based assays2012

    • 著者名/発表者名
      J. Fukuda
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials

      巻: 13 号: 6 ページ: 064201-064201

    • DOI

      10.1088/1468-6996/13/6/064201

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An oxygen-permeable spheroid culture system for the prevention of central hypoxia and necrosis of spheroids.2012

    • 著者名/発表者名
      Anada T, Fukuda J, Sai Y, Suzuki O
    • 雑誌名

      Biomaterials

      巻: 33 号: 33 ページ: 8430-8441

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2012.08.040

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On-chip diagnosis of subclinical mastitis in cows by electrochemical measurement of neutrophil activity in milk2012

    • 著者名/発表者名
      S. Kimura, J. Fukuda, A. Tajima and H. Suzuki
    • 雑誌名

      Lab on a Chip (IF=6.26)

      巻: 12 (7) 号: 7 ページ: 1309-15

    • DOI

      10.1039/c2lc20952g

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] On Chip Cell Migration Assay Using Reverse-transfection2012

    • 著者名/発表者名
      J. Enomoto
    • 学会等名
      Symposium on New Technology for Cell-based Drug Assay
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2012-12-10
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Development of in situ Cross-linkable Hydrogel for Rapid Engineering Vascular-like Structures by using Electrochemical Cell Detachment2012

    • 著者名/発表者名
      T. Kageyama
    • 学会等名
      MRS Fall Meeting Exhibit 2012
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2012-11-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Rapid Assembly of vascular-like structures by electrochemical cell transfer2012

    • 著者名/発表者名
      T. Osaki
    • 学会等名
      Biofabrication
    • 発表場所
      Manchester, UK
    • 年月日
      2012-10-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Electrochemical Cell Detachment using Zwitterionic Oligopeptides2012

    • 著者名/発表者名
      T. Kakegawa
    • 学会等名
      Biofabrication
    • 発表場所
      Manchester, UK
    • 年月日
      2012-10-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Electrochemical Microdevice for Determination of the Minimum Inhibitory Concentration of Antibiotics2012

    • 著者名/発表者名
      R. Takagi
    • 学会等名
      The 11th IEEE Conference on Sensors
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2012-10-28
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Microdevice For Cell Migration Assays Using Reverse-transfection2012

    • 著者名/発表者名
      J. Enomoto
    • 学会等名
      uTAS2012
    • 発表場所
      Okinawa
    • 年月日
      2012-10-28
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Electrochemical approach to fabricate stacked thick cell sheets2012

    • 著者名/発表者名
      N. Mochizuki
    • 学会等名
      PRiME 2012
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii
    • 年月日
      2012-10-07
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Engineering cell sheets with electrochemical reactions on membrane culture substrate2012

    • 著者名/発表者名
      N. Mochizuki
    • 学会等名
      3rd TERMIS World Congress 2012
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 年月日
      2012-09-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Zwitterionic Oligopeptides for Cell Micropatterning and Electrochemical Rapid Cell Detachment2012

    • 著者名/発表者名
      T. kakegawa
    • 学会等名
      3rd TERMIS World Congress 2012
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 年月日
      2012-09-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 電気化学的細胞脱離のための自己組織化オリゴペプチドの設計

    • 著者名/発表者名
      掛川貴弘、Alfonso Gautieri、福田淳二
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第27回研究会
    • 発表場所
      東北大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] マイクロデバイスを用いた細胞アッセイ

    • 著者名/発表者名
      福田淳二
    • 学会等名
      日本細菌学会
    • 発表場所
      国立感染症研究所
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電気化学細胞脱離を用いた血管様構造の構築

    • 著者名/発表者名
      大崎達哉、福田淳二
    • 学会等名
      生物工学会若手会
    • 発表場所
      宮崎シーガイア
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 細胞培養マイクロデバイスの研究

    • 著者名/発表者名
      福田淳二
    • 学会等名
      第65回日本生物工学会大会
    • 発表場所
      広島国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電気化学的手法を用いた再生医療技術

    • 著者名/発表者名
      福田淳二
    • 学会等名
      電気化学会関東支部
    • 発表場所
      東京農工大
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 三次元臓器モールディングに向けたin situゲル化マテリアル

    • 著者名/発表者名
      景山達斗、掛川貴弘、大﨑達也、伊藤大知、福田淳二
    • 学会等名
      第35回日本バイオマテリアル学会
    • 発表場所
      タワーホール船橋
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 血管構造を組み込んだ細胞組織作製のためのin situ架橋ハイドロゲルと電気化学細胞脱離

    • 著者名/発表者名
      福田淳二
    • 学会等名
      日本MRS
    • 発表場所
      横浜開港記念会館
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 立体組織構築のための 血管様構造の高速モールディング

    • 著者名/発表者名
      福田淳二
    • 学会等名
      第12回日本再生医療学会総会
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 自己組織化単分子膜の電気化学的な脱離と再生医療への応用2012

    • 著者名/発表者名
      福田淳二
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      膜学会(Membrane)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] デジタルマイクロフルーイディックスと高感度電気化学分析2012

    • 著者名/発表者名
      横川雅俊
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      Electrochemistry(電気化学および工業物理化学)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] 電気化学を用いた再生医療用培養皿の開発2012

    • 著者名/発表者名
      福田淳二
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      バイオインダストリー協会
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [産業財産権] Culture method and culture device2014

    • 発明者名
      J Fukuda,et al.
    • 権利者名
      University of Tsukuba
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2014-02-24
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] マイクロ流路装置及びこれに関する方法2013

    • 発明者名
      福田淳二、鈴木博章、山岸安奈、榎本詢子、横川雅俊
    • 権利者名
      筑波大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2013-03-13
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [産業財産権] 内視鏡2013

    • 発明者名
      金子剛、福田淳二、松井裕史、鈴木英雄、鈴木博章、木村翔平
    • 権利者名
      筑波大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2013-01-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [産業財産権] 大腸癌検出方法及び大腸癌検出キット2013

    • 発明者名
      金子剛、福田淳二、松井裕史、鈴木英雄、鈴木博章、木村翔平
    • 権利者名
      筑波大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2013-01-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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