骨格筋オルガノイドを活用した簡便な筋萎縮モデル
我々の研究グループでは、長期的な培養が可能で成熟度が高く、機能評価が可能なマウス骨格筋細胞のオルガノイド作成に成功しており、この骨格筋オルガノイドの培養中に生じる受動的張力を解放することで簡便に生体と類似した筋委縮誘導できる生体外モデルを開発している。この生体外デバイスを利用し、生体の筋萎縮を模倣することが可能であれば、筋萎縮を改善する創薬および高機能食品の開発が飛躍的に進展すると期待できる。
材料に優れた特性を発現させる鍵は，微視構造にある．次世代新規デバイス開発の核となるマルチフェロイック材料の電気磁気効果を飛躍的に向上することを目的とし，顕微鏡で観察される微視（ミクロ）スケールと機械構造物を捉えた巨視（マクロ）スケールを連成したマルチスケール構造最適設計を駆使して，数値解析主導の材料設計開発を提供する．
既存材料の最大値を超える最適設計
巨大なマクロ電気磁気効果の発現の鍵はミクロ不均質構造とカップリング（圧電および圧磁）特性の相乗効果にあり，従来の均一配向積層構造を超える潜在能力が未開拓である．スケール連成解析に均質化理論を適用し，独自開発の数値解析プログラムにより電気磁気効果を最大化するミクロ最適構造を探索する．得られた最適構造（デジタル複合構造）を有するマルチフェロイック材料に対して，圧粉・焼結法およびスパッタリング法による従来の創製から3Dプリンティングによる新たな創製に展開する．左図はマルチスケール解析法の計算スキーム，右図はチタン酸バリウム／コバルトフェライト複合材料の最適設計事例を示す．これまで最大の電気磁気効果を有する均一配向積層構造を20％以上超える最適構造を発見した．
論文
「マルチフェロイック複合材料の微視構造と材料組合せに関するマルチスケール数値解析研究」(2019)『材料』68p.697-703.
「Computational study on microstructural optimization of magnetoelectric composite materials」(2020)『Computational Materials Science』172p.109365.
「Interfacial adhesive strength of a silane coupling agent with metals: A first principles study」(2020)『Materials Today Communications』25p.101397.
特許
特願2020-151390「マルチフェロイック材料の微視構造の最適化方法、およびマルチフェロイック材料構造体」
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