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2017 年度 実績報告書

細胞折紙技術による形状変化・力学刺激に対する形態形成メカニズム解析システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 17H03194
研究機関北海道大学

研究代表者

繁富 香織  北海道大学, 高等教育推進機構, 特任准教授 (90431816)

研究分担者 尾上 弘晃  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (30548681)
岩瀬 英治  早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (70436559)
福井 彰雅  中央大学, 理工学部, 教授 (80262103)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード折紙工学 / BioMEMS / 再生医療
研究実績の概要

本研究では、微細加工技術と折紙工学の折り畳み技術を利用して、細胞の足場となるマイクロプレートを作製し、細胞を培養した後に折り畳むことにより、形態形成の過程でおこる細胞の折り畳みによる形状変化や生体内における力学的刺激と形態形成のメカニズムの関係の解明を目指す。
細胞が培養可能なマイクロプレートを作製し、細胞自身の牽引力により細胞が様々な立体形状を構築することが可能であり、その際の機能への影響を調べることができる。さらに、マイクロプレートに磁性体を埋め込み外部から磁場をかけることで、折り畳む形状・タイミングを制御し、これまで困難であった細胞に多種力学的刺激を印加することが可能になる。これにより、細胞の立体的な形状変化や力学刺激が細胞の3次元形態形成や分化に及ぼす影響を解析・解明が可能となる。本研究は、細胞発生学の基礎研究分野のみならず、再生医療分野において効率的に幹細胞を分化させることができる次世代の技術に応用することが可能である。
今年度は、微細加工技術を用いて、細胞が様々な立体形状を作製することができる展開図を持ったマイクロプレートの作製、さらに、細胞自身の牽引力による自発的な立体形状の変形、細胞による折りたたみ角度や折りたたみやすさを検証することができた。組織・期間は上皮細胞の折りたたみで作られていることから、細胞の折りたたみと形態形成の関係を解明できれば、生体内組織の形態形成を考える際の基本的な考えを提供できると考えている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

当初予定していたデバイスの作製のための条件出しに時間がかかってしまった。条件とは、デバイス(マイクロプレート)のサイズと磁性体のサイズ、厚さの最適な条件である。

今後の研究の推進方策

微細加工を用いて、プレートに磁性体を埋め込み外部から磁場をかけることで、折り畳む形状・タイミングを制御し、これまで困難であった細胞に多種力学的刺激を印加することが可能になる基板を作製する。作製した細胞に細胞を培養する。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 10件) 図書 (1件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] 「折紙工学の医療機器、再生医療への応用と展望」特集 折紙工学の最前線―基礎から応用まで2017

    • 著者名/発表者名
      繁富(栗林)香織
    • 雑誌名

      金属

      巻: 87 ページ: 41-46

  • [学会発表] 折り紙技術最前線 ー医療への応用に向けてー2018

    • 著者名/発表者名
      繁富(栗林)香織
    • 学会等名
      第18回モーニングセミナー 北海道大学大学院 消化器外科学
    • 招待講演
  • [学会発表] 折紙工学の最前線、北海道から世界へ2018

    • 著者名/発表者名
      繁富(栗林)香織
    • 学会等名
      日本機械学会 北海道学生会 第47回学生員卒業研究発表講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 折り紙の医療への応用2018

    • 著者名/発表者名
      繁富(栗林)香織
    • 学会等名
      第17回日本再生医療学会総会 市民公開講座
    • 招待講演
  • [学会発表] 折り紙で命を救う~折紙工学による医療開発の可能性~2018

    • 著者名/発表者名
      繁富(栗林)香織
    • 学会等名
      クラスター研究会 東京都医工連携HUB機構
    • 招待講演
  • [学会発表] 折り紙の折り畳み技術によるNIH3T3/HepG2の3次元共培養2017

    • 著者名/発表者名
      Qian He, 繁富(栗林)香織
    • 学会等名
      日本機械学会2017年度年次会
  • [学会発表] 生きている折り紙 ―細胞は平面から立体へと旅をするー2017

    • 著者名/発表者名
      繁富(栗林)香織
    • 学会等名
      第94回サイエンス・カフェ
    • 招待講演
  • [学会発表] 折り紙の医療分野への応用2017

    • 著者名/発表者名
      繁富(栗林)香織
    • 学会等名
      日本図学会
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞を折る?-折り紙の折り畳み技術の医療への応用-2017

    • 著者名/発表者名
      繁富(栗林)香織
    • 学会等名
      日本・デンマーク外交関係樹立150周年記念展覧会
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞で折り紙?―折り紙の折り畳技術の応用―2017

    • 著者名/発表者名
      繁富(栗林)香織
    • 学会等名
      第4回 再生医療分野 若手研究者交流会
    • 招待講演
  • [学会発表] 折紙工学最前線:細胞まで折ってしまうとは!2017

    • 著者名/発表者名
      繁富(栗林)香織
    • 学会等名
      平成29年度 進路セミナー・学問研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 折り紙技術最前線 ー医療への応用に向けてー2017

    • 著者名/発表者名
      繁富(栗林)香織
    • 学会等名
      第30回バイオエンジニアリング講演会
    • 招待講演
  • [図書] Everyday Life-Signs of Awareness 日々の生活―気づきのしるし2018

    • 著者名/発表者名
      繁富(栗林)香織
    • 総ページ数
      223
    • 出版者
      金沢21世紀美術館
  • [備考] 「折り紙・達人技と科学の技」MRO北陸放送 2017年9月6日放送

  • [備考] 第6回科学の甲子園 全国大会「君だけのテーマの見つけ方」 NHK Eテレ2017年5月6日放送

    • URL

      https://koushien.jst.go.jp/koushien/tournament/2016/report.html

  • [備考] 「折り紙の技 医療に生かす」知の達人たち, 朝日新聞 朝刊 12版 2018年2月27日

  • [備考] 「折り紙の技法、医療に」, 毎日新聞(北海道) 朝刊 13版 2017年11月2日

  • [備考] 「折り紙工学をライフサイエンスに応用」日経バイオテク 第859号 2017年7月10日

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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