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KIF研究紹介 須藤亮 - ライフサイエンス研究に役立つマイクロ熱流体デバイスの開発

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Published on Nov 29, 2016

慶應義塾イノベーションファウンダリー(KIF)研究プロジェクト紹介
システムデザイン工学科 須藤亮准教授


研究プロジェクトの一つにシステムデザイン工学科の須藤亮が代表をつとめる「ライフサイエンス研究に役立つマイクロ熱流体デバイスの開発」があります。生体工学・BioMEMSの立場から開発してきた三次元臓器再生のためのマイクロ培養デバイスに、熱工学・Optical MEMSに基づく検出系を融合させることで、ライフサイエンス研究に役立つマイクロ熱流体デバイスの開発に取り組んでいます。

「特に細胞が組織・臓器を再生して行くプロセスを観察するだけでなく再生した組織や臓器の機能を非接触で評価する事を可能とする高機能化デバイスの開発に取り組んでいます。さらに産業と連携する事によってマイクロポンプやハイスループット化の技術をマイクロ熱流体デバイスに利用することで、基盤研究の産業化を目指しています。」

マイクロ熱流体デバイスは微細加工を利用した小さな流体を流せるチップです。これに細胞を入れ、内部の環境を生体内に模倣して再現する事で、細胞が組織や臓器になっていくのを工学的にコントロールするデバイスです。須藤研究室では次の4つの細胞についてこのマイクロ流体デバイスを適用しています。これらの細胞にマイクロ流体デバイスを応用する事により再生医療・組織工学・がんのマイクロバイオメカニクスといった領域で先進的な医療技術の発展を目指して、研究を進めています。

「例えば私たちの研究では肝臓の再生に取り組んでいますが、バラバラの細胞は直径20マイクロメートルという小さな粒なのですがそれが綺麗に並んで立体的に組合わさることによって三次元の立体的な臓器を作成しています。そういった臓器の作成をこのマイクロ流体デバイスの小さな三次元の空間で実現しているのが細胞の三次元構造の構築ということになります。」

須藤研究室では肝臓や血管の再生に取り組む一方で、 これらの組み合わせによって、より複雑な三次元組織を構築していく取り組みが始まっています。肝臓の組織に毛細血管を融合することで、肝臓の細胞が単に三次元の塊になるだけではなく、毛細血管が張り巡らされた機能的な組織の再生を目指しています。また、マイクロ流体デバイスにおいてミニ肝臓が再生できるようになれば、次は肝臓以外の臓器も同じデバイス上に構築し、臓器間の相互作用を調べることも可能になります。このような人体における代謝ネットワークをチップ上で再現することで、新たな生命現象の解明に役立てることができます。

「現在マイクロ流体デバイスを用いた研究は国内外で盛んに研究が進められており様々な組織や臓器を再生することが可能になりつつあります。我々のグループでも肝臓や血管の再生に取り組んでいますが、今後はこれらをいかに組み合わせて複雑な三次元組織、臓器を構築していくかということに取り組んでいきます。」

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