レーザ誘起微細周期構造の構造制御ダイナミクスと構造／生体組織間相互作用の解明

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本研究は「I. 実験的・解析的手法を用いたレーザ誘起微細周期構造（LIPSS）の構造制御ダイナミクスの解明」，「II. 幾何学的構造と細菌付着抑制効果の関係性解明」および「III. 幾何学的構造と細胞との反応性解明」の3つのフェーズを並行して進めている．各フェーズにおける2022年度の実績を以下に示す．I. 実験的・解析的手法を用いたレーザ誘起微細周期構造（LIPSS）の構造制御ダイナミクスの解明：LIPSSが創成される挙動についてシミュレーションを用いて再現し，現象の解明を行った．具体的には，LIPSS構造創成時に生じる挙動について電界強度分布と格子温度分布を複合した解析モデルを確立するとともに，同モデルをコーティング表面へ展開し，その有効性を確認した．また，LIPSSの構造制御ダイナミクスに関して微細溝中におけるLIPSS創成現象に着目し，その現象を明らかにした．さらに，レーザ照射時に生じる現象についてセラミクスあるいはアモルファス金属という新たな素材への展開を進めるとともに，レーザ金属積層造形への展開も進めている．II. 幾何学的構造と細菌付着抑制効果の関係性解明：LIPSSに対する抗菌性（細菌付着抑制効果）について，Escherichia coli（大腸菌）を用いて浸漬法による実験を行った．その結果，対象とする細菌のサイズとLIPSSの構造サイズとの関係が抗菌作用発現の有無に影響することを明らかにした．III. 幾何学的構造と細胞との反応性解明：LIPSSに対する細胞の反応性ついて，細胞を用いた実験により検証を行った．その結果，定性的ではあるが，LIPSSサイズに対して，本研究で対象とする細胞（骨芽細胞）は十分に大きく，細胞の分化・増殖には大きな影響を及ぼさないことを明らかにした．