医療用ゲルの最新技術と開発
The Latest Technology and Development of Medical Gels
[コードNo.2008T608]

■監修/ 吉田亮(東京大学 准教授)
■体裁/ B5判 286ページ
■発行/ 2008年 1月 (株)シーエムシー出版
■定価/ 68,250円(税込価格)

刺激応答や分子認識、高強度など高機能なゲルの開発と、その医療・バイオ分野への応用をまとめた書籍!
人工関節などの生体材料の他、DDS、マイクロアレイ、バイオセンサ、人工筋肉、再生医療応用などの話題を掲載!

※ 本書籍はご試読頂けません ※

刊行にあたって
 ゲルは生体組織のような柔軟性を持ち合わせたソフトマテリアルであるだけでなく、外界とエネルギー・物質のやりとりができる開放系マテリアルである。このため情報処理能力を内蔵させたインテリジェント化が可能である。高分子鎖の動的挙動は網目の協同的な動きに展開されることから、精巧な分子設計によって、機能団の受けたミクロな刺激を分子間相互作用の協調と同期によって増幅・伝播させ、マクロな変化を誘起することができる。このような特性を生かすことにより、機能性ゲルを用いた新しい材料システムの創成が期待される。
 このような観点から種々の機能性ゲルに関する研究が盛んに行われているが、本書ではとくに、医療への応用を目指した最新の技術に焦点をあてる。ゲルの物性をコントロールし如何に機能を創出するかについてまとめた材料編、実際の応用を目指した応用編の二つに分け、各分野で研究を行っている著名な先生方に執筆いただいた。すでに実用化されている、あるいはそれに近いところまできている技術、将来の応用を目指した新規な技術など、様々な技術が紹介されており、ゲルの医療技術への最新動向を知ることができよう。
(「序論」より抜粋)
吉田亮(東京大学 大学院工学系研究科 准教授)

執筆者一覧(執筆順)
吉田亮東京大学 大学院工学系研究科 准教授
伊藤耕三東京大学 大学院新領域創成科学研究科 教授
原口和敏(財)川村理化学研究所 所長
中島祐北海道大学大学院 理学院 生命理学専攻 生命構築科学講座 ソフト&ウェットマターの科学研究室
北海道大学大学院 理学研究院 生命理学部門 生命融合科学分野 ソフト&ウェットマターの科学研究室 教授
浜地格京都大学 大学院工学研究科 合成・生物化学専攻 教授
川口春馬慶應義塾大学 理工学部 教授
箕浦憲彦東京工科大学 バイオニクス学部 教授
市野正洋筑波大学 数理物質科学研究科 物性・分子工学専攻
長崎幸夫筑波大学 大学院数理物質科学研究科 物性・分子工学専攻;学際物質科学研究センター;先端学際領域研究センター;大学院人間総合科学研究科 フロンティア医科学専攻 教授
須丸公雄(独)産業技術総合研究所 バイオニクス研究センター バイオナノマテリアルチーム 主任研究員
杉浦慎治(独)産業技術総合研究所 バイオニクス研究センター バイオナノマテリアルチーム 研究員
金森敏幸(独)産業技術総合研究所 バイオニクス研究センター バイオナノマテリアルチーム チーム長
原田敦史大阪府立大学 大学院工学研究科 物質・化学系専攻 応用化学分野 准教授
竹岡敬和名古屋大学大学院 工学研究科 准教授
宮田隆志関西大学 化学生命工学部 化学・物質工学科 准教授
青柳隆夫鹿児島大学大学院 理工学研究科 ナノ構造先端材料工学専攻 教授
平谷治之(株)メニコン 経営企画室 M&A/R&D・商品戦略チーム マネージャー
秋山義勝東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 助教
岡野光夫東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 所長;教授
戸井田さやか東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 有機材料分野 秋吉研究室
秋吉一成東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 教授
大石基筑波大学 大学院数理物質科学研究科 物性・分子工学専攻;学際物質科学研究センター;先端学際領域研究センター 講師
長濱宏治関西大学大学院 工学研究科 応用化学専攻 博士後期課程
大矢裕一関西大学 化学生命工学部 准教授
金野智浩東京大学 大学院工学系研究科 マテリアル工学専攻 助教
石原一彦東京大学 大学院工学系研究科 マテリアル工学専攻 教授
加藤紀弘宇都宮大学 工学部 応用化学科 教授
上村渉東京大学医学部附属病院 ティッシュエンジニアリング部 特任助教
小山博之東京大学医学部附属病院 ティッシュエンジニアリング部 准教授
安積欣志(独)産業技術総合研究所 セルエンジニアリング研究部門 人工細胞研究グループ長
水谷文共立薬科大学大学院 薬学研究科 創薬物理化学講座
金澤秀子共立薬科大学大学院 薬学研究科 創薬物理化学講座 教授
松ア典弥大阪大学 大学院工学研究科 助教
吉田裕安材 大阪大学 大学院工学研究科
明石満大阪大学 大学院工学研究科 教授

構成および内容
序論ゲルの生医学分野への応用とその新展開(吉田亮)
1はじめに
2刺激応答型材料システムへの応用
3超分子・分子組織体を基盤とした機能性ゲルの設計
4ゲルの微小化・微細加工
5その他の新しい機能性ゲル
6おわりに
【材料編】
第1章環動ゲルの機能と生体適合材料・医療材料への応用(伊藤耕三)
1はじめに
2環動ゲルの合成法
3環動高分子材料の力学特性
4環動高分子の構造解析
5準弾性光散乱
6刺激応答性環動高分子
7環動ゲルの応用
第2章ナノコンポジットゲルの創製と医療材料への展開(原口和敏)
1はじめに
2ナノコンポジットゲルの創製と意義
2.1化学架橋高分子ゲルの課題
2.2ナノコンポジットゲルの創製
2.3ナノコンポジットゲルの機能
3医療材料への展開
3.1ナノコンポジットゲルの安全性
3.1.1NCゲル成分
3.1.2NCゲルの安全性評価
3.1.3NCゲルの生体適合性
3.1.4NCゲルの滅菌
3.2ナノコンポジットゲルの医療材料への展開
3.2.1高機能湿潤型創傷被覆材
3.2.2細胞培養基材
3.2.3その他の医療関連部材
4おわりに
第3章軟骨に匹敵する高強度・低摩擦ゲルの創製と生体機能材料への展開(中島祐、
1はじめに―生体機能材料としてのゲルの有用性―
1.1生体機能材料の歴史
1.2生体機能材料としてのゲルの有用性
2生体関節軟骨に学んだ高強度Double Networkゲル
2.1高強度DNゲルの合成と強度
2.2DNゲルの高強度化メカニズム
3うなぎに学んだ低摩擦ゲル
3.1ゲルの不思議な摩擦特性
3.2多糖ゲルの特異な荷重依存性
3.3低摩擦ゲルの創製
3.4高強度DNゲルの低摩擦化
4高強度・低摩擦ゲルの人工関節軟骨としての展開
4.1生体適合性高強度ゲル
4.2DNゲルの耐摩耗性
5高強度・低摩擦ゲルの無限の可能性
第4章超分子ヒドロゲルの創製とバイオテクノロジーへの展開(浜地格)
1はじめに
2超分子ゲル
3超分子ヒドロゲルのケミカルライブラリーからの探索と発見
4人工レセプター固定化超分子ヒドロゲルによるセンサーアレイ
5タンパク質固定化超分子ヒドロゲル(セミウェットタンパク質アレイ)
6超分子ヒドロゲルによる細胞の固定化
7おわりに
第5章スマート粒子の設計とバイオ分野等への応用(川口春馬)
1はじめに
2第1世代のスマート粒子
2.1温度応答性スマート粒子
2.2温度応答性微粒子のコロイド化学
2.3PNIPAMヘア粒子の合成と機能
3第2世代のスマート粒子
3.1協同する機能
3.2いくつかの第2世代スマート粒子
3.2.1酵素固定スマート粒子
3.2.2磁性体固定スマート粒子
3.2.3金コロイド固定スマート粒子
3.2.4チタニア固定スマート粒子
4おわりに
第6章分子インプリンティングによる分子認識機能ゲルの創製(箕浦憲彦)
1分子認識機能ゲル
2分子インプリンティング
3光によるインプリントゲル膜へのゲスト分子の取り込み・放出制御
4ペプチド認識ゲル
5エピトープの考えを導入したペプチド認識ゲル
6タンパク質認識機能ゲル
7DNA認識機能ゲルとそれを用いたゲル電気泳動法による二本鎖DNAの検出
8おわりに
第7章ゲルの微細加工と細胞のマイクロパターニング(市野正洋、長崎幸夫)
1はじめに
2医療・創薬に貢献する細胞マイクロアレイ
3生体適合性表面と細胞接着
4生体適合性ハイドロゲル
5細胞パターニング技術
5.1フォトリソグラフィー法
5.2マイクロコンタクトプリンティング法
5.3マイクロフルーイディック法
5.4ラミナーフロー法
5.5マイクロステンシル法
5.6イオン注入法
5.7その他の細胞パターン化技術
6薬物動態シミュレーターとしての細胞スフェロイドアレイチップ
7チップのビジネス動向
8おわりに
第8章光応答収縮ゲル(須丸公雄、杉浦慎治、金森敏幸)
1はじめに
2光応答収縮ゲルの構造と物性
3光応答性透過膜
4微小パターン照射による即時レリーフ形成
5マイクロ流路の光制御への応用
6おわりに
第9章バイオコンジュゲートを用いた機能性ゲルの創製(原田敦史)
1はじめに
2コア-シェル型バイオコンジュゲート
3バイオコンジュゲート固定化温度応答性高分子ゲルの平衡膨潤度
4バイオコンジュゲート固定化温度応答性高分子ゲル内での酵素活性
5まとめ
第10章構造色ゲルを利用したグルコースセンサーへの展開(竹岡敬和)
1はじめに
2近赤外線を用いる分光学的測定方法
3涙の利用
4グルコース濃度に応じて色を変えるゲル
4.1設計指針
4.2信号型グルコースセンサーの構築
5おわりに
【応用編】
第1章生体分子応答性ゲル(宮田隆志)
1はじめに
2酵素反応を利用した生体分子応答性ゲル
3温度応答性高分子を利用した生体分子応答性ゲル
4生体分子複合体を架橋点として利用した合成コンセプト
5応答膨潤型の生体分子応答性ゲル(生体分子架橋ゲル)
6応答収縮型の生体分子応答性ゲル(生体分子インプリントゲル)
7おわりに
第2章DDS用刺激応答ゲル(青柳隆夫)
1はじめに
2温度応答性高分子とDDS
3温度変化によるゾル-ゲル転移の応用
4ハイドロゲル以外の温度応答性DDS
5pH応答性高分子を用いたDDS
6遺伝子デリバリーにおける刺激応答性材料
7グルコース応答性DDS
8ガン治療を目指したターゲティング治療を実現させる刺激応答性材料
9磁性微粒子を用いたターゲティングDDS
10おわりに
第3章薬物徐放化ゲルコンタクトレンズ(平谷治之)
1はじめに
2ソフトコンタクトレンズへの要求事項
3コンタクトレンズの材質
4コンタクトレンズと酸素透過性の関係
5薬物治療用コンタクトレンズ(目薬コンタクトレンズ)というコンセプト
6薬物徐放化コンタクトレンズの開発
7薬物徐放化コンタクトレンズの薬物吸着挙動
8薬物徐放化コンタクトレンズの薬物放出挙動
9薬物徐放化コンタクトレンズの応用展開
第4章温度応答性ゲルによる細胞シート工学(秋山義勝、岡野光夫)
1はじめに
2超薄膜状にグラフトした温度応答性表面と細胞培養床への応用
3細胞シート作製と細胞シート工学への応用
3.1角膜上皮細胞シート移植による角膜再生
3.2歯根膜組織由来細胞シート移植による歯周組織再生
3.3食道癌摘出後の自己口腔粘膜組織による食道組織再生
3.4心筋細胞シートによる心筋組織の構築
3.5肝実質細胞シートと血管内皮細胞シートの積層化による肝組織構築
4血清を利用しない次世代型の温度応答性培養皿の開発
5おわりに
第5章バイオマテリアルのためのナノゲル工学(戸井田さやか、秋吉一成)
1はじめに
2自己組織化多糖ナノゲル
2.1多糖ナノゲルの設計と特性
2.2ナノゲルによるタンパク質の細胞内デリバリー
2.3量子ドットの細胞内デリバリー
2.4CHPナノゲルのがんタンパク質ワクチンへの応用
3ナノゲル架橋ヒドロゲルの設計と機能
3.1高分子重合によるナノゲル架橋ゲルの設計と利用
3.2生分解性ナノゲル架橋ゲルの設計と特性
3.3生分解性ナノゲル架橋ヒドロゲルの再生医療への応用
4おわりに
第6章ナノゲルによるピンポイント治療・診断システムへの展開(大石基、長崎幸夫)
1はじめに
2pH応答性PEG化ナノゲル粒子とは
3pH応答性PEG化ナノゲル粒子によるピンポイント診断
4pH応答性PEG化ナノゲル粒子によるピンポイント治療
5おわりに
第7章ポリ乳酸系ゲルのバイオマテリアルへの応用(長濱宏治、大矢裕一)
1はじめに
2ゲル様固体マトリックス
2.1ポリ乳酸系ポリマーと多糖類の複合体
2.2ポリ乳酸とポリエチレングリコールの複合体
3インジェクタブルポリマー
3.1二液混合型
3.2温度応答型
4ナノゲル
5おわりに
第8章自発的-可逆的にゲル化する生体内ソフトデバイスとしてのリン脂質ポリマーハイドロゲル(金野智浩、石原一彦)
1はじめに
2経口投与型コントロールドリリースデバイス
3癒着防止ハイドロゲル
4常温常圧で生体細胞の保持・輸送を実現するセルコンテナー
5おわりに
第9章ゲルを用いた細胞機能発現制御(加藤紀弘)
1はじめに
2抗生物質フリーの感染症予防技術に向けて
3Quorum Sensingのメカニズム
4シクロデキストリン固定化ゲルの応用
5ヒドロゲルを用いるPyocyanin、Prodigiosinの生合成制御
6CD固定化ヒドロゲルによる遺伝子発現制御
7CD固定化ヒドロゲルにトラップされたシグナル分子の検出
8おわりに
第10章血管新生を促すゲルと線維芽細胞増殖因子の複合材料(上村渉、小山博之)
1はじめに
2血管網構築のためのステラテジー
3In vitroにおける血管網を有する組織再生技術
4In vivoにおける血管網を有する組織再生技術
5血管壁の足場となるような細胞接着性
6プロテアーゼによる酵素分解性
7血管新生因子に対する吸着性と安定性
8血管新生因子としての線維芽細胞増殖因子の有効性
9線維芽細胞増殖因子の担持システム
10管新生を促すゲルと線維芽細胞増殖因子の複合材料
11おわりに
第11章人工筋肉としてのアクチュエータゲル(安積欣志)
1はじめに
2イオン導電性高分子電解質金属複合体
2.1構成と材料
2.2作製法
2.3応答モデルと応答特性
2.4IPMCの応用
3カーボンナノチューブゲル
3.1カーボンナノチューブゲルを用いたアクチュエータの開発
3.2カーボンナノチューブゲルアクチュエータの構成と特徴
4今後の展望
第12章温度応答性高分子を用いた医薬品・生理活性物質の分離(水谷文、金澤秀子)
1はじめに
2疎水性相互作用を駆動力とした温度応答性クロマトグラフィーシステム
3温度およびpHに応答して荷電を有する溶質を分離させる環境応答性クロマトグラフィーシステム
4タンパク質、医薬品の分離への応用
5クロマトグラフィーシステムのダウンサイジング
6おわりに
第13章バイオインスパイアードゲルの再生医療への応用(松ア典弥、吉田裕安材、明石満)
1はじめに
2ヘパリンインスパイアードゲル―疾患を認識した細胞増殖因子の徐放制御―
3細胞外マトリックスインスパイアードゲル―生体外での三次元組織の構築―
4おわりに

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