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竹内 昌治

主任研究者

技術開発

東京大学生産技術研究所 機械・生体系部門 総合バイオメディカルシステム国際研究センター 教授

バイオハイブリッドシステムの技術革新

研究概要

我々のグループでは、生体機能性材料とマイクロ・ナノデバイスを組み合わせたバイオハイブリッドシステムを実現を目標としています。微細加工技術の発展はマイクロ・ナノメートルスケールの極小センサやアクチュエータを実現してきましたが、実際の生体システムはしばしば、これらのマイクロマシンよりも高感度で効率がよく、しかも多機能です。この問題を解決するため、細胞や分子機械といったバイオ材料を機械部品と融合することを着想しました。例えば、柔らかく曲げることのできる高分子材料を用いて、液体の流れるマイクロ流路を内蔵した微小電極を作ることに成功しました。これを用いれば、神経細胞を化学的に刺激すると同時に神経伝達信号を電気的に検出することができます。このようなバイオハイブリッドな脳神経プローブは、人工機器と脳を接続することによって、脳の理解を一層深める手助けができると考えています。

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主要論文

Yuya Morimoto, Hiroaki Onoe and Shoji Takeuchi: Biohybrid robot powered by an antagonistic pair of skeletal muscle tissues. Science Robotics, vol. 3, eaat4440, 2018

Koki Kamiya, Ryuji Kawano, Toshihisa Osaki, Kazunari Akiyoshi, and Shoji Takeuchi:Cell-sized asymmetric lipid vesicles facilitate the investigation of asymmetric membranes, Nature Chemistry, vol. 8, pp. 881-889, 2016

Shigenori Miura, Koji Sato, Midori Kato-Negishi, Tetsuhiko Teshima and Shoji Takeuchi: Fluid shear triggers microvilli formation via mechanosensitive activation of TRPV6, Nature Communications, vol. 6, 8871, 2015

Won Chul Lee, Kwanpyo Kim, Jungwon Park, Jahyun Koo, Hu Young Jeong, Hoonkyung Lee, David Weitz, Alex Zettl, and Shoji Takeuchi: Graphene-templated directional growth of an inorganic nanowire, Nature Nanotechnology, vol. 10, pp. 423-428, 2015

Hiroaki Onoe, Teru Okitsu, Akane Itou, Midori Kato-Negishi, Riho Gojo, Daisuke Kiriya, Koji Sato, Shigenori Mirua, Shintaroh Iwanaga, Kaori Kuribayashi-Shigetomi, Yukiko Matsunaga, Yuto Shimoyama, and Shoji Takeuchi: Metre-long Cell-laden Microfibres Exhibit Tissue Morphologies and Functions, Nature Materials, vol.12, pp. 584-590, 2013

Yun Jung Heo, Hideaki Shibata, Teru Okitsu, Tetsuro Kawanishi, and Shoji Takeuchi: Long-term in vivo glucose monitoring using fluorescent hydrogel fibers, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 108(33), pp. 13399-13403, 2011

Hideaki Shibata, Yun Jung Heo, Teru Okitsu, Yukiko Matsunaga, Tetsuro Kawanishi, and Shoji Takeuchi: Injectable hydrogel microbeads for fluorescence-based continuous glucose monitoring,Parylene-coating in PDMS microfluidic channels prevents the absorption of fluorescent dyes, Proc. Natl. Acad. Sci. USA,vol. 107, no. 42, pp. 17894-17898, 2010

N. Misawa, H. Mitsuno, R. Kanzaki, and S. Takeuchi: A Highly Sensitive and Selective Odorant Sensor using Living Cells Expressing Insect Olfactory Receptors, Proc. Natl. Acad. Sci. USA , vol. 107(35), pp. 15340-15344, 2010

Wei-Heong TAN and Shoji TAKEUCHI: A Trap-and-Release Integrated Microfluidic System for Dynamic Microarray Applications, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 104, no. 4, pp. 1146-1151, 2007

略歴

1995年東京大学工学部産業機械工学科卒業。97年同大学大学院工学系研究科機械情報工学専攻修士課程修了。2000年同博士課程修了。2001年東京大学生産技術研究所講師、03年同助教授、14年同教授。2017年より同研究所統合バイオメディカルシステム国際研究センターセンター長を兼務。
この間、2004-2005年ハーバード大学化学科客員研究員、2008-2018年同研究所バイオナノ融合プロセス連携医研究センターセンター、2010-2017年JSTERATO竹内バイオ融合プロジェクト研究総括を兼務。
文部科学大臣表彰若手科学者賞(2008)、学振賞(2010)、ACS Analytical Chemistry Young Innovator Awards(2015)、永瀬賞(2017)などを受賞。専門はバイオハイブリッドシステム、マ イ ク ロ 流 体 デ バ イ ス 、MEMS 、ボトムアップ組織工学。