富田研究室は、生体工学と医学の専門家が集まって、実際の役に立つ医工学技術開発を行っています。

 

Reserch Themes

本研究室で行っている研究テーマの紹介です。 細胞や組織の機能を評価するためには、様々な拘束条件をクリアしなくてはなりません。 また臨床応用を考慮すると、材料設計や培養条件、移植条件 など更に多くの要素が含まれてきます。 そのため、装置等のカスタムメイドや組織培養のコンセプト開発は不可欠であり、工学と医学に対して 常にアンテナを張れることが重要です。

 

  • 人工関節用超高分子量ポリエチレンの材質解析と改良技術
  • 細胞の基質接着力評価と組織形成能
  • 再生軟骨組織の機能発現及び機能評価
  • 再生組織のin vitro培養試験およびin vivo実験

人工関節用超高分子量ポリエチレンの材質解析と改良技術

UHMWPE・ルースニング・マクロファージ・サイトカイン

人工関節は人工物である以上、耐久性に限界があり、長期に渡る使用によっては再置換が必要となります。現在、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)とCo-28Cr-6Mo合金の組みあわせを用いた人工関節が主流となっていますが、その主な再置換要因の一つとして、人工関節の弛み(ルースニング)が挙げられます。ルースニングは、UHMWPEの摩耗粉が体内のマクロファージにより貪食され、サイトカインと呼ばれるタンパク質が放出されることによって発展すると報告されています。本研究室では、人工関節材料の長寿命化を目指し、摩耗粉に対する生体の活性反応のメカニズム解明を主として、民間企業と連携し研究を進めております。

軟骨細胞の凝集体形成と移動性評価

フィブロイン・凝集体・移動性評価

再生軟骨を生体外で培養・作製するためには、細胞数の確保、表現型(phenotype)の維持あるいは培養担体(scaffold)の設計など、様々な問題を考慮しなくてはなりません。本研究室では、信州大学の玉田氏協力の下、培養担体としてフィブロインスポンジを作製し、その有用性を示してきました。現在は、軟骨形成に重要であるとされる細胞の凝集体形成に着目し、細胞の移動性を定量評価することでそのメカニズム解明に向けた研究に取り組んでいます。

再生軟骨組織の機能発現及び機能評価

トライボロジー・相対すべり運動・共培養・間葉系幹細胞・ECMネットワーク

生体の関節軟骨は日常的にかかるせん断や圧縮といったストレスに耐えうる力学機能を有しています。本研究室ではそうした力学機能の中でもトライボロジー特性に注目し、軟骨細胞だけでなく、軟骨細胞への分化能を持つ間葉系幹細胞を利用して培養した再生軟骨組織の培養環境変化に対する潤滑特性の変化に関しての評価、研究を行っています。

再生組織のin vitro培養試験およびin vivo実験

再生軟骨・分化誘導・生体環境設計・フィブロインスポンジ

細胞は様々な環境、例えば力学要素や温度といった物理環境や、サイトカインなどの化学的環境、 更には遺伝子に関係する生物学的環境との相互作用を介して構造や機能が発現・形成されます。 本研究室では、生体の機能は人為的に”作る”ものではなく、細胞や組織の本質(nature)に基づき” 育てられる(nurture)”という生体環境設計の概念から、効率的な機能形成を目指した環境設計に関する 研究を行っています。

 

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京都大学 工学研究科 機械理工学専攻 医療工学分野(医学研究科 生体工学分野)
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