| 研究課題/領域番号 |
26790070
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| 研究機関 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 |
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研究代表者 |
大山 智子 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 研究員(任常) (90717646)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 量子ビーム / 微細加工 / 機能化 / 医療・バイオデバイス / 足場 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、複合的な量子ビーム（高度に制御された各種放射線）照射による微細加工技術と化学的・物理的性質の改質技術を組み合わせ、多次元的に機能を発現させた材料を創製することである。研究２年目（平成27年度は産前産後および育児休業のため研究を中断）にあたる平成28年度は、バイオ・製薬・再生医療等の研究分野において応用が期待されるコラーゲンやゼラチンを、改質すると同時にナノ・マイクロ加工する技術を開発した。コラーゲンやゼラチンといったたんぱく質は放射線を照射すると分解されるが、適量の水分を含んだ状態で照射することにより、化学架橋を優先させてハイドロゲルを作製することに成功した。本技術には、アルデヒド等、通常使われている有毒な架橋剤は用いていない。なお、得られたハイドロゲルからはアルデヒドや有機酸など細胞毒性を有する成分は検出されず、生分解性を保持していることも確認した。ゲルの硬さは、照射条件や試料作製条件によって、各種細胞に好適な硬さや細胞の形態変化を誘発する硬さなどに、細かく制御することができた。さらに、開発した新技術「量子ビームナノインプリント」により、ハイドロゲルのような非常に柔らかい材料も微細加工できるようになった。足場（細胞や組織培養の際の土台）の硬さと形状は、細胞の形態・増殖・幹細胞の分化誘導などに大きな影響を及ぼすことが分かっており、本研究で得られた材料は、生体適合性の高い機能性足場材料として今後の応用が期待される。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
複合的な量子ビーム照射による微細加工技術と改質技術を組み合わせて多次元的機能材料を創製するという研究目標に向けて順調に進展しており、たんぱく質を使った機能性材料の開発など、具体的な成果が出てきている。また、本研究に関する成果は学術論文（１件）および学会発表（４件、うち招待講演１件）で成果を報告し、うち３件の学会において最優秀発表賞等を受賞した。他分野の研究者とも積極的に交流を図り、開発した機能性材料に関する細胞応答性等の評価もすでに開始しており、成果は近く論文等で報告できる予定である。なお、平成27年度に産前産後および育児休業のため研究を中断した分、研究期間を延長していただいた。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き新たな機能材料を開発するにあたり、特に低エネルギー電子線やイオンビームによる特殊なエネルギー付与分布を活かし、物質中に特殊なラジカルの分布を誘起することによって、機能性の多様化とナノ・マイクロレベルでの３次元制御を実現する。具体的には、試料への局所照射により機能付与部分を２次元でパターニングし、次に、深さ方向へのエネルギー付与分布と組み合わせることで、機能性分布の３次元制御を試みる。シミュレーションと局所的な化学・物理分析を組み合わせ、狙った位置・深度に機能を付与したり、材料表面から機能のグラデーションを付けたりといった、様々な３次元分布が実現できると考えている。こうした技術を微細加工技術と組み合わせ、医療・バイオ・エネルギーといった先端応用分野に貢献する多次元的機能材料を開発する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成28年度の研究に必要とした機器の一部は、所属機関や共同研究先の設備を代替利用できたために、当初の計画に比べて必要金額が減少した。
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| 次年度使用額の使用計画 |
作製した機能性デバイスの評価試験等には新たに機器・消耗品が必要となるため、残金は次年度に必要な経費として繰り越す。
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