IMCE

Institute for Materials Chemistry and Engineering, Kyushu University

九州大学
先導物質化学研究所

LAST UPDATE 2017/02/25

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    木戸秋悟　Satoru KIDOAKI
    教授　Professor

  • 所属
    Professional Affiliation

    九州大学先導物質化学研究所
    Institute for Materials Chemistry and Engineering, Kyushu University

    分子集積化学部門 医用生物物理化学分野
    Laboratory of Biomedical and Biophysical Chemistry

  • 研究キーワード
    Research Keywords

    メカノバイオマテリアル
    細胞操作材料
    生体材料
    ナノファイバーテクノロジー
    Mechanobio-materials
    Cell manipulation materials
    Biomaterials
    Nanofiber technology
研究テーマ
Research Subject
細胞操作メカノバイオマテリアルの開発と細胞メカノバイオロジー原理の探究
Development of mechanobio-materials for cell manipulation and study on the cell mechanobiology

研究の背景 Background

再生医療・組織工学においては、治療に用いる種々の細胞の機能を適切に制御し、生体とよく適合させる人工材料の設計が必要です。この設計には材料の表面生化学特性、バルクの物理化学的特性の他、機械力学的特性にもわたる総合的な最適化が本質的な課題です。特に、細胞や組織は生体および材料の力学場に呼応して機能を変調させるため、このような細胞の力覚特性に呼応し制御する生体材料の開発は、組織工学に用いる細胞操作材料の高機能化の鍵をにぎるものとして期待されています。

Design of materials that can be well compatible with living system is essential in the regenerative medicine and tissue engineering. For the biomaterials design, not only surface biochemical /bulk physico-chemical properties but also mechanical property of the materials must be optimized. Especially, cells and tissues respond to the mechanical field in living system and biomaterials. Development of biomaterials that can respond to and manipulate the cell mechanobiology is strongly expected to enhance tissue engineering application.

研究の目標 Outcome

細胞のメカノバイオロジーを操作するバイオマテリアル（メカノバイオマテリアル）の創製により、種々の細胞の機能操作の新技術を開拓することを研究の目標としています。具体的には、間葉系幹細胞やiPS細胞などの幹細胞の品質保持培養材料の設計における、微視的培養力学場の最適化や、がん細胞の転移現象に見られる特徴的な細胞運動表現型の検出を可能とする微視的培養力学場の設計に基づく細胞診断技術の開発などに取り組んでいます。

Our goal is to explore the novel technology to control and detect functional modulations in various types of living cells based on the development of “mechanobio-materials” that can manipulate cell mechanobiology. One of the challenges is optimization in micromechanical field of stem cell culture for keeping high quality of stemness. The other challenge is development of cell diagnostics to detect characteristic motility phenotype of cancer cells on the well-designed micromechanical field of cell culture sustratre.

研究図Research Figure

Fig. 1. Expression of differentiation markers for neuro-, myo-, and osteogenic lineages on msenchymal stem cell cultured for one week on microelastically-patterned gels and control plain gels. Fig.2. Proliferation curves of iPS cells cultured on 50-kPa gel with different surface density of fixed laminins.

文献 / Publications

Ueki and S. Kidoaki*, Manipulation of cell mechanotaxis by designing curvature of the elasticity boundary on hydrogel matrix, Biomaterials, 41, 45-52, 2015.
S. Kidoaki*, H. Sakashita, Rectified cell migration on saw-like micro-elastically patterned hydrogels with asymmetric gradient ratchet teeth, PLOS One, 8(10),e78067, 2013.

研究者HP