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Organ-Explant-Chipにおけるバイオニックシミュレータ

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 24106506
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
研究機関名古屋大学

研究代表者

益田 泰輔  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30431513)

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)
キーワードバイオメカニクス / バイオニックシミュレータ / 細胞間相互作用 / 力学刺激応答 / 循環培養
研究概要

再生医療や創薬研究において,作業の効率化や動物実験等の実施が難しくなっている等の理由から,生体機能の一部を模倣することが可能なバイオニックシミュレータが必要とされている.本研究は,生体から摘出した器官をマイクロ流体チップに外植し,生体機能の一部を機械システムと融合させて継続的な機能維持を図る“Organ-Explant-Chip”を新たに提案する.25年度は,昨年度提案したニワトリ胚の心臓を用いるOrgan-Explant-Chipによるバイオニックシミュレータを利用して,心臓の循環系を再構築し,薬剤投与に伴う拍動変化を画像処理によって計測した.交感神経を刺激する心臓作動薬としてはアドレナリン作動薬であるイソプロテレノール(ISO)を,副交感神経を刺激する試薬としてはコリン作動薬であるカルバコール(CHH)を用いた.交感神経の活性化は,房室結節より活動電位を発生する頻度が高まり,心拍数が上昇する.一方,副交感神経の活性化は,心拍数・心筋の収縮力が低下する.アドレナリン作動薬であるISO 0.1 µMを循環(10 µL/s)させ場合,外植した心臓の心拍数は80 times/minとなりコントロール(40 times/min)と比較して約2倍増大した.一方で,コリン作動薬であるCHH 0.1 µMを循環(10 µL/s)させた場合,心拍数は30 times/minとなった.このことから,外植した心臓が通常の心臓と同じ機能を維持していることが確認された.さらには,試薬濃度において心臓の心拍数に変化を生じさせることができたことから,生体器官を用いたバイオニックシミュレータとしての応用可能性も確認することができた.

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

    (18件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (9件) 図書 (1件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] オンチップバイオミネラリゼーションの実現にむけて2014

    • 著者名/発表者名
      益田泰輔
    • 雑誌名

      生物工学会誌

      巻: 92 ページ: 80-80

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional assembly of multilayered tissues using water transfer printing2013

    • 著者名/発表者名
      Taisuke Masuda
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 25 ページ: 690-697

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Concurrent Connection of Embryonic Chick Heart Using a Microfluidic Device for Organ-Explant-Chip2013

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Owaki
    • 雑誌名

      Procedia CIRP

      巻: 5 ページ: 205-209

    • DOI

      10.1016/j.procir.2013.01.041

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A microfabricated platform to form three-dimensional toroidal multicellular aggregate.2012

    • 著者名/発表者名
      Masuda T, Takei N, Nakano T, Anada T, Suzuki O, Arai F
    • 雑誌名

      Biomed Microdevices

      巻: 14 号: 6 ページ: 1085-1093

    • DOI

      10.1007/s10544-012-9713-0

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] All-in-one microfluidic device for microvascular connection2013

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Owaki
    • 学会等名
      26th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2013)
    • 発表場所
      Taipei
    • 年月日
      2013-01-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Organ-Explant-Chipにおけるバイオニックシミュレータ2013

    • 著者名/発表者名
      大脇浩史
    • 学会等名
      第25回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2013-01-09
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 三次元アセンブリされた積層細胞のオンチップ培養評価システム2013

    • 著者名/発表者名
      山岸由佳
    • 学会等名
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会’13
    • 発表場所
      つくば
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of multilayer structured tubular tissue using water transfer printing2013

    • 著者名/発表者名
      Yuka Yamagishi
    • 学会等名
      2013 IEEE Int. Conf. on Mechatronics and Automation (ICMA2013)
    • 発表場所
      Takamatsu
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 3次元組織化された血管様管状組織による循環培養システム2013

    • 著者名/発表者名
      益田泰輔
    • 学会等名
      日本機械学会2013年度年次大会
    • 発表場所
      岡山
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Microfluidic perfusion cultivation system for multilayer structured tubular tissues2013

    • 著者名/発表者名
      Yuka Yamagishi
    • 学会等名
      17th Int. Conf. on Miniaturized System for Chemistry and Life Sciences (micro-TAS)
    • 発表場所
      Freiburg
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Simple and rapid connection of chicken embryonic cardiovascular system2012

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Owaki
    • 学会等名
      2012 International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science
    • 発表場所
      Nagoya
    • 年月日
      2012-11-04
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Organ-explanted Bionic Simulator (OBiS):Concurrent Microcardiovascular Anastomosis of Chick Embryo2012

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Owaki
    • 学会等名
      IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems 2012
    • 発表場所
      Algarve
    • 年月日
      2012-10-07
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ流体デバイスを用いたニワトリ胚心臓の微小血管接続法2012

    • 著者名/発表者名
      大脇浩史
    • 学会等名
      日本ロボット学会 第30回記念 学術講演会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2012-09-17
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] In vitro毒性・動態評価の最前線, マイクロ・ナノシステムによる三次元組織体の構築2013

    • 著者名/発表者名
      益田泰輔
    • 総ページ数
      204
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] バイオアセンブラ

    • URL

      http://bio-asm.jp/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 名古屋大学新井研究室

    • URL

      http://www.biorobotics.mech.nagoya-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] バイオアセンブラ

    • URL

      http://bio-asm.jp/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 名古屋大学新井研究室

    • URL

      http://www.biorobotics.mech.nagoya-u.ac.jp/

    • 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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