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2022000011-20220024  
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本文公開日
 
タイトル
タイトル 熱流体システムデザインに基づく高精細バイオ3Dプリンタの開発と再生医工学への応用  
カナ ネツ リュウタイ システム デザイン ニ モトズク コウセイサイ バイオ 3D プリンタ ノ カイハツ ト サイセイ イコウガク エノ オウヨウ  
ローマ字 Netsu ryūtai shisutemu dezain ni motozuku kōseisai baio 3D purinta no kaihatsu to saisei ikōgaku eno ōyō  
別タイトル
名前 Development of 3D bio printer based on thermo-fluid system design engineering for tissue engineering applications  
カナ  
ローマ字  
著者
名前 田口, 良広  
カナ タグチ, ヨシヒロ  
ローマ字 Taguchi, Yoshihiro  
所属 慶應義塾大学理工学部教授  
所属(翻訳)  
役割 Research team head  
外部リンク  
 
出版地
 
出版者
名前 慶應義塾大学  
カナ ケイオウ ギジュク ダイガク  
ローマ字 Keiō gijuku daigaku  
日付
出版年(from:yyyy) 2023  
出版年(to:yyyy)  
作成日(yyyy-mm-dd)  
更新日(yyyy-mm-dd)  
記録日(yyyy-mm-dd)  
形態
1 pdf  
上位タイトル
名前 学事振興資金研究成果実績報告書  
翻訳  
 
 
2022  
 
開始ページ  
終了ページ  
ISSN
 
ISBN
 
DOI
URI
JaLCDOI
NII論文ID
 
医中誌ID
 
その他ID
 
博士論文情報
学位授与番号  
学位授与年月日  
学位名  
学位授与機関  
抄録
任意の形状で様々な3次元組織・臓器を再生することは組織工学・再生医工学において極めて重要であるが、未だ実現できていないのが現状である。そこで本研究は、フェムト秒レーザーを用いた二光子吸収現象により、ナノスケール分解能を有する高精細なバイオ3Dプリンタを開発し、任意の複雑な3次元臓器を構築することを目的とする。特に本研究では、本研究グループが提唱する革新的な熱流体システムデザイン手法(熱工学的アプローチ:田口、流体工学的アプローチ:須藤)を駆使し、高精細なバイオ3Dプリンティング技術を世界に先駆け実現することを目指しており、2022年度は原理妥当性検証フェーズとしてヒト血管内皮細胞に着目し、コラーゲンゲル内にて所望の毛細血管パターンを3次元形成することを目標として研究を行い、以下に挙げる先駆的な成果を得るに至った。
(1)フェムト秒レーザーを用いたバイオ3Dプリンティング用光学系を構築した。試料は3軸自動ステージによってサブミクロン精度で位置決めされ、CADによって生成された毛細血管パターンに沿ってフェムト秒レーザーをコラーゲンゲルの任意の場所に照射可能となった。
(2)バイオ3Dプリンティングに適したコラーゲンゲルの組成を明らかにした。また、照射エネルギー、走査速度、照射繰り返しパルス周波数によって加工形状が異なることを明らかにした。低フリューエンス照射の場合はアブレーション加工が支配的になり高精細な加工が可能となる。一方、高フリューエンス照射の場合はキャビテーション加工が支配的になり大面積・高能率加工が可能であることが判明した。
(3)バイオ3Dプリンタで毛細血管パターンの足場を形成し、ヒト血管内皮細胞を播種した。水頭圧などの流体力学パラメーターを制御し、管腔を有する毛細血管の3Dパターニングに初めて成功した。
Organ-on-a-chip with engineered micro tissues grown inside the microfluidic chip is quite essential for the tissue engineering. In this study, the 3D Bio printing technique using the femto-second laser beam with high-spatial resolution has been developed based on the state-of-the-art System Design approach. The achievements are summarized as follows;
1) The optical setup for the 3D Bio printer composed of the femto-second laser and high precision 3D mechanical stages was constructed. The proposed system can achieve the laser irradiation control with a sub-micron spatial resolution and high-degree-of-freedom.
2) The chemical properties of the Bio-gel suitable for the 3D Bio printing was successfully confirmed. Furthermore, the irradiation conditions such as the fluence, scan speed, and the repetition rate were experimentally determined. In the experiment, two printing modes were observed, the ablation mode with lower fluence for the high precision printing and the cavitation mode with higher fluence for the high efficiency printing.
3) The microvascular remodeling in vitro using our 3D Bio printer was demonstrated for the first time. The lumen of the human umbilical vein endothelial cells was successfully observed.
 
目次

 
キーワード
 
NDC
 
注記

 
言語
日本語  

英語  
資源タイプ
text  
ジャンル
Research Paper  
著者版フラグ
publisher  
関連DOI
アクセス条件

 
最終更新日
Jul 01, 2024 14:26:18  
作成日
Jul 01, 2024 14:26:18  
所有者
mediacenter
 
更新履歴
Jul 1, 2024    インデックス を変更
 
インデックス
/ Public / 塾内助成報告書 / 学事振興資金研究成果実績報告書 / 2022年度
 
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