RESEARCH

我々は,最先端の微細加工技術を駆使してマイクロ・ナノメートルサイズの微小な流路ネットワークを作製し,生体材料学・生体組織工学・生化学分析・化学合成において有用な材料やシステムを開発しています。

(1)ECMタンパク質微粒子を駆使した生体組織工学手法の開発


膜乳化法やマイクロ流路を用い,コラーゲンやマトリゲルなどのECM(細胞外基質)成分からなる微粒子や繊維を作製しています。これらの材料を生体組織工学へ応用し, 複数種の細胞が階層的に配置された構造体を作り,さらにそれらをパーツとして組み立てることによって,複雑な3次元的組織の作製にも取り組んでいます。

  

(2)ハイドロゲルを用いる人工血管の作製と機能評価


ハイドロゲル材料(アルギン酸ナトリウム, アガロース, ゼラチン, コラーゲン等)によって構成されたマイクロ流体デバイスを利用し,生体内の血管組織を高度に再現した構造や,内部に血管網構造を有する3次元的なゲル材料を作製しています。再生医療や創薬分野への応用を目指しています。

  

(3)マイクロ流体層流系を利用した高機能バイオポリマー材料の作製と応用


マイクロ流路の内部に形成される安定な層流を利用することで,様々な形状を有する機能的ハイドロゲル材料の作製を行っています。断面方向に異方的なパターンを有する様々な形態のハイドロゲルファイバー・シートを作製し,精密に位置を制御された空間において細胞を培養することによって, 細胞の成長や癌細胞の浸潤挙動を単一の細胞レベルで評価することが可能となります。

  

(4)細胞や微粒子の選抜・操作・処理のためのマイクロフルイディクス手法の開発


微粒子や細胞をサイズ・形状・比重・表面の状態などに基づいて分離・選抜する技術は,医療・食品・環境・エレクトロニクスなど多岐に渡る分野において必要とされています。当研究室では多数の分岐を持つ微小な流路構造を作製し,それに細胞や微粒子の懸濁液を導入する,という簡便な操作で,特定の微粒子や細胞を正確に選抜する手法を開発しています。また,細胞の処理や細胞核の単離を行うシステムの開発も行っています。このような技術は,再生医療や診断医療,精密機械工学をはじめとする多くの分野への応用が見込まれています。

  

(5)様々なポリマー素材の微細加工法の開発と応用


マイクロ流体デバイスの作製において,通常はアクリル樹脂やシリコーン樹脂のような樹脂材料に対して,複雑な構造を形成するための微細加工技術が利用されています。当研究室では,既存の加工方法を発展させ,シリコーン樹脂やフッ素樹脂を加工する新規プロセスの開発を行っています。このような樹脂の加工法によって,マイクロ流体デバイスや微細加工構造のさらなる応用範囲の拡大が期待されます。

  

(6)非平衡液滴を用いた機能性微粒子の合成


マイクロ流路内で安定に形成される液滴を利用すると,複雑な形状の微粒子を正確かつ簡便に合成できることが知られています。当研究室では, 水溶性有機溶媒と水を用いて一時的に形成される非平衡状態の液滴を用い,その溶解現象を利用することで,マイクロメートルオーダーの様々な各種機能性材料(ポリマー粒子,ハイドロゲル粒子,リポソーム,etc)を作製する新規手法の開発を行っています。