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Development and validation of mathematical model of nanomedicine for cancer treatment by using zebrafish

利用斑马鱼开发和验证用于癌症治疗的纳米医学数学模型

基本信息

批准号：
20K20532
负责人：
長谷川洋介
金额：
$ 16.47万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-07-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

高解像度共焦点顕微鏡により取得されたゼブラフィッシュ脳内血管の断面画像から3次元血管構造を再構築し、蛍光させた赤血球の動画に流体の支配方程式を考慮する人工知能流体計を適用することにより、血管網全体の流れを推定するアルゴリズムのさらなる精緻化を行った。これにより、実験では計測できない血管内壁に働く圧力やせん断応力などの血行力学的因子の推定が可能となった。さらに、得られた血行力学因子と血管構造リモデリングの関係性を機械学習により抽出することにより、その数理モデリングを行った。また、DPDシミュレーションの大規模化に取り組み、ゼブラフィッシュ後脳全体の血管網に関して、赤血球のダイナミクスを陽的に考慮したシミュレーションが可能となった。実験においては、ゼブラフィッシュ体内にガン細胞を移植し、腫瘍を定着させ、成長させることに成功し、これによりゼブラフィッシュを用いたガン治療の生体モデルの構築を完了した。

High resolution confocal microscope to obtain a cross-section of blood vessels in the blood vessel network, reconstruction of three-dimensional vascular structure, animation of red blood cells, consideration of fluid governing equations, application of artificial intellectual fluid meter, estimation of total flow in the blood vessel network, refinement of flow patterns This is the first time that a hemodynamic factor can be estimated by measuring the internal pressure of blood vessels. The relationship between hemodynamics and vascular structure is mechanically learned. The large-scale development of DPD system is related to the whole vascular network and the development of red blood cells. The cells were transplanted, the tumors were fixed, and the cells were successfully constructed.

项目成果

期刊论文数量（25）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ゼブラフィッシュ脳内血管網における生体ライブイメージングを用いた1次元血流モデルの検証

使用斑马鱼脑血管网络实时成像验证一维血流模型

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Nedachi Takaki;Shimizu Koichi;Suzuki Hiroshi;Harakawa Shinji;Yoshiko Takahashi;中倉満帆，M. Yin，中嶋洋行，G.E. Karniadakis，長谷川洋介
通讯作者：
中倉満帆，M. Yin，中嶋洋行，G.E. Karniadakis，長谷川洋介

マックス・プランク研究所(ドイツ)

马克斯·普朗克研究所（德国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

血管生物学と熱流体工学

血管生物学和热流体工程

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
高須正太郎;青柳富誌生;長谷川洋介
通讯作者：
長谷川洋介

Detection of nanoparticles in a minute sample using the vibration induced flow

DOI：
10.1109/nems54180.2022.9791090
发表时间：
2022-04
期刊：
2022 IEEE 17th International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (NEMS)
影响因子：
0
作者：
K. Kaneko;M. Tsugane;Taku Sato;T. Hayakawa;Y. Hasegawa;H. Suzuki
通讯作者：
K. Kaneko;M. Tsugane;Taku Sato;T. Hayakawa;Y. Hasegawa;H. Suzuki

NUMERICAL INVESTIGATION OF THE VIBRATION-INDUCED CHAOTIC MIXING UNDER RECTILINEAR VIBRATIONS

直线振动下振动引起的混沌混合的数值研究