これまで我々のグループは、電源を必要とする人工的なアクチュエータとは異なるアプローチとして、自律的に拍動する心臓の細胞を直接駆動源として利用することで、生体親和性が高く、化学エネルギーのみで駆動できるバイオアクチュエータを実現してきました。本研究では、バイオアクチュエータの対象を心筋細胞だけでなく、筋肉の細胞全体に広げ、高分子ソフトマテリアルと筋細胞を融合する、全く新しいタイプのメカノケミカルカップリング型バイオ素子を開発することを目的とし、これまでにない高出力タイプの筋細胞アクチュエータを創製します。バイオテクノロジーの発展により、材料である細胞及び生体組織を自由自在に大量生産することが可能になりつつあり、これまでのものづくりと全く発想の異なる新しいものづくりのコンセプトを提供し、革新的な省エネルギー型の新原理アクチュエータの実現を目指します。

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 森島 圭祐
図2 筋細胞の分化
図1 マイクロ駆動源の分類

図3 マウス筋芽細胞株:C2C12の分化 図4 メカノケミカルカップリング型バイオパーツの例

最近の関連研究業績(代表的なもの):

? K. Morishima, Y. Tanaka, M. Ebara, T. Shimizu, A. Kikuchi, M. Yamato, T. Okano and T. Kitamori, “Demonstration of a bio-microactuator powered by cultured cardiomyocytes coupled to hydrogel micropillars”, Sensors & Actuators: B. Chemical, , 119, 345?350, (2006).

? Y. Furukawa, T. Moriuchi, K. Morishima, “Design Principle & Prototyping of Direct Photosynthetic/Metabolic Biofuel Cell”, J. Micromech. Microeng., 16, S220?S225, (2006).

? 森島圭祐、“力学的・化学的機能を有する生体組織集積化バイオMEMSの開発”、「ナノオプティクス・ナノフォトニクスのすべて−ナノ光技術の基礎から実用まで」、監修:河田聡、編集:梅田倫弘、川田善正、羽根一博、261−266 (2006).

? Y. Tanaka, K. Morishima, T. Shimizu, A. Kikuchi, M. Yamato, T. Okano, T. Kitamori, “Demonstration of a PDMS-based bio-microactuator using cultured cardiomyocytes to drive polymer micropillars”, Lab on a Chip, 6 (2), 230-235 (2006).

? Y. Tanaka, K. Morishima, T. Shimizu, A. Kikuchi, M. Yamato, T. Okano, T. Kitamori, “An actuated pump on-chip powered by cultured cardiomyocytes”, Lab on a Chip, 6(3), 362 - 368, (2006).

? T. Ishisaka, H. Sato, Y. Akiyama, Y. Furukawa, and K. Morishima, “Muscle-Actuated Power Generator Using Cultured Cardiomyocytes and PZT Fiber”, Proceedings of 28th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, New York, USA, (2006.9).

? Y. Akiyama, Y. Furukawa, and K. Morishima, “Controllable Bio-Microactuator Powered by Muscle Cells”, Proceedings of 28th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, New York, USA, (2006.9).

? Y. Akiyama, K. Iwabuchi, Y. Furukawa, and K. Morishima, “Construction of Regenerative Mechanical Systems of Insect Cells for a Quasi-Living Machine”, Proceedings of 2006 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science, Nagoya, Japan, (2006.11).

? T. Ishisaka, H. Sato, Y. Akiyama, Y. Furukawa, and K. Morishima, “Bio-Actuated Power Generator using Cultured Cardiomyocytes on a Polymer Wire”, Proceedings of 10th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (μTAS2006), Tokyo, Japan, (2006.11).

? K. Morishima, Y. Hori, Y. Akiyama, and Y. Furukawa, “Bio-Actuated Bulb-Shaped Fluidic Dispenser Powered by Heart Muscle Cells”, Proceedings of 10th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (μTAS2006), Tokyo, Japan, (2006.11).