流れが生み出す生理的機能の解明

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19H02059
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分19010:流体工学関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 菊地 謙次 東北大学, 工学研究科, 准教授 (00553801)
• 研究分担者: 石川 拓司 東北大学, 医工学研究科, 教授 (20313728)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 生体流体 / バイオメカニクス / ライブイメージング / 数理モデル / 微生物 / ゼブラフィッシュ / 線虫 / 経皮吸収

研究成果の概要

本研究では、「流れが生み出す生理的機能の解明」を徹底的に追求し、実験・理論解析・数値シミュレーションの手法を駆使することで、世界の他の研究グループの追随を許さない高みに引き上げることに成功した。そして、微生物から皮膚の薬剤吸収にいたるまで、マイクロスケールからセンチスケールまでの生命現象を解明し、生物流れに関わる工学・医工学技術の開発へと展開した。これらの成果は、9編の査読付き英文雑誌論文として公表した。

自由記述の分野

生体流体力学

研究成果の学術的意義や社会的意義

生体もしくは生物の周りに生じている液体やガスの流れは、生命存続やエネルギー摂取などに重要であることがある。しかしながら、流れの強さや変化がどれほど生体へ影響を与えるかを理解するには、流れ計測、生体内の応答、物質の移動などを直接計測し、その変化や流動を数学的にモデル化するなど物理的な解釈が求められる。本研究では、微生物の繁殖や皮膚角質層からの異物侵入などの、生体まわりの流れと生体への影響を調査することで、これまでに理解が困難であった現象の物理的理解を、工学的手法を駆使することで明らかにした。