生体分子・細胞の力学応答と組織再構築のマイクロバイオメカニクス

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研究領域を次の5領域に分け,それぞれの領域を分担して研究動向の調査を進めるとともに,年3回の全体会議で調査内容の報告をおこない,かつ今後の研究の展開について議論した.1)生体分子・細胞の応力・ひずみ計測とマイクロバイオメカニクス生体の機能を理解し,新しい機能をもった生体器械や材料の開発を考えるとき,生体分子や細胞のマイクロおよびナノレベルでの力学特性の把握や計測が益々重要になりつつあり,バイオメカニクスの新たなパラダイム確立の必要惟が認識された.2)生体分子・細胞の力学刺激感知機構力学的刺激に対して細胞が応答することはよく知られた事実であるが,その細部については不明である.上記の力学特性の計測と併せて,細胞の新たな応用を展開する上で,力学応答の理解の重要性が改めて認識された.3)細胞内骨格構造とテンセグリティ細胞に対する力学刺激の受容とシグナル伝達の機構に細胞内骨格構造が重要な働きをしている可能性があり,その1つの概念としてテンセグリティがある.力学的構造と生物学的反応を同時に解明する手法を確立することを目的として本概念の重要性が指摘された.4)力学環境制御による組織工学への展開各種の細胞は力学的刺激に応じて種々の物質を細胞内外に供給することが知られている.この機構を明らかにすることは,細胞の力学応答の機構の解明のみならず,この応答を利用して組織工学あるいは有用物質の生産にも応用する道を開くものとなる.このための研究の方向性と基盤技術の必要性を確認した.5)計算マイクロバイオメカニクス計算科学,とりわけ,流体,固体,熱,分子などmulti-physicsな計算力学の手法を生体分子および細胞に適用して,実験などでは再現あるいは実測することが不可能な生命現象を解析することの重要性を確認した.