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医療用ゲルの最新技術と開発

  • The Latest Technology and Development of Medical Gels
★ 刺激応答や分子認識、高強度など高機能なゲルの開発と、その医療・バイオ分野への応用をまとめた書籍!
★ 人工関節などの生体材料の他、DDS、マイクロアレイ、バイオセンサ、人工筋肉、再生医療応用などの話題を掲載!

商品コード: T0608

  • 監修: 吉田亮
  • 発行日: 2008年1月
  • 価格(税込): 70,200 円
  • 体裁: B5判・286ページ
  • ISBNコード: 978-4-88231-991-7
こちらの書籍については、お問い合わせください。
  • ゲル / 医療 / 高強度 / 低摩擦 / DDS / 分子認識 / 刺激応答 / 人工関節 / 人工筋肉 / 再生医療

刊行にあたって

 ゲルは生体組織のような柔軟性を持ち合わせたソフトマテリアルであるだけでなく、外界とエネルギー・物質のやりとりができる開放系マテリアルである。このため情報処理能力を内蔵させたインテリジェント化が可能である。高分子鎖の動的挙動は網目の協同的な動きに展開されることから、精巧な分子設計によって、機能団の受けたミクロな刺激を分子間相互作用の協調と同期によって増幅・伝播させ、マクロな変化を誘起することができる。このような特性を生かすことにより、機能性ゲルを用いた新しい材料システムの創成が期待される。
 このような観点から種々の機能性ゲルに関する研究が盛んに行われているが、本書ではとくに、医療への応用を目指した最新の技術に焦点をあてる。ゲルの物性をコントロールし如何に機能を創出するかについてまとめた材料編、実際の応用を目指した応用編の二つに分け、各分野で研究を行っている著名な先生方に執筆いただいた。すでに実用化されている、あるいはそれに近いところまできている技術、将来の応用を目指した新規な技術など、様々な技術が紹介されており、ゲルの医療技術への最新動向を知ることができよう。
(「序論」より抜粋)

東京大学 大学院工学系研究科 准教授 吉田亮

著者一覧

吉田 亮   東京大学 大学院工学系研究科 准教授
伊藤耕三   東京大学 大学院新領域創成科学研究科 教授
原口和敏   (財)川村理化学研究所 所長
中島 祐   北海道大学大学院 理学院 生命理学専攻 生命構築科学講座 ソフト&ウェットマターの科学研究室 
Jian Ping Gong   北海道大学大学院 理学研究院 生命理学部門 生命融合科学分野 ソフト&ウェットマターの科学研究室 教授
浜地 格   京都大学 大学院工学研究科 合成・生物化学専攻 教授
川口春馬   慶應義塾大学 理工学部 教授
箕浦憲彦   東京工科大学 バイオニクス学部 教授
市野正洋   筑波大学 数理物質科学研究科 物性・分子工学専攻
長崎幸夫   筑波大学 大学院数理物質科学研究科 物性・分子工学専攻;学際物質科学研究センター;先端学際領域研究センター;大学院人間総合科学研究科 フロンティア医科学専攻 教授
須丸公雄   (独)産業技術総合研究所 バイオニクス研究センター バイオナノマテリアルチーム 主任研究員
杉浦慎治   (独)産業技術総合研究所 バイオニクス研究センター バイオナノマテリアルチーム 研究員
金森敏幸   (独)産業技術総合研究所 バイオニクス研究センター バイオナノマテリアルチーム チーム長
原田敦史   大阪府立大学 大学院工学研究科 物質・化学系専攻 応用化学分野 准教授
竹岡敬和   名古屋大学大学院 工学研究科 准教授
宮田隆志   関西大学 化学生命工学部 化学・物質工学科 准教授
青柳隆夫   鹿児島大学大学院 理工学研究科 ナノ構造先端材料工学専攻 教授
平谷治之   (株)メニコン 経営企画室 M&A/R&D・商品戦略チーム マネージャー
秋山義勝   東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 助教
岡野光夫   東京女子医科大学 先端生命医科学研究所 所長;教授
戸井田さやか   東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 有機材料分野 秋吉研究室
秋吉一成   東京医科歯科大学 生体材料工学研究所 教授
大石 基   筑波大学 大学院数理物質科学研究科 物性・分子工学専攻;学際物質科学研究センター;先端学際領域研究センター 講師
長濱宏治   関西大学大学院 工学研究科 応用化学専攻 博士後期課程
大矢裕一   関西大学 化学生命工学部 准教授
金野智浩   東京大学 大学院工学系研究科 マテリアル工学専攻 助教
石原一彦   東京大学 大学院工学系研究科 マテリアル工学専攻 教授
加藤紀弘   宇都宮大学 工学部 応用化学科 教授
上村 渉   東京大学医学部附属病院 ティッシュエンジニアリング部 特任助教
小山博之   東京大学医学部附属病院 ティッシュエンジニアリング部 准教授
安積欣志   (独)産業技術総合研究所 セルエンジニアリング研究部門 人工細胞研究グループ長
水谷 文   共立薬科大学大学院 薬学研究科 創薬物理化学講座 
金澤秀子   共立薬科大学大学院 薬学研究科 創薬物理化学講座 教授
松﨑典弥   大阪大学 大学院工学研究科 助教
吉田裕安材   大阪大学 大学院工学研究科
明石 満   大阪大学 大学院工学研究科 教授

目次

序論 ゲルの生医学分野への応用とその新展開
1. はじめに
2. 刺激応答型材料システムへの応用
3. 超分子・分子組織体を基盤とした機能性ゲルの設計
4. ゲルの微小化・微細加工
5. その他の新しい機能性ゲル
6. おわりに

【材料編】 
第1章 環動ゲルの機能と生体適合材料・医療材料への応用
1. はじめに
2. 環動ゲルの合成法
3. 環動高分子材料の力学特性
4. 環動高分子の構造解析
5. 準弾性光散乱
6. 刺激応答性環動高分子
7. 環動ゲルの応用

第2章 ナノコンポジットゲルの創製と医療材料への展開
1. はじめに
2. ナノコンポジットゲルの創製と意義
2.1 化学架橋高分子ゲルの課題
2.2 ナノコンポジットゲルの創製
2.3 ナノコンポジットゲルの機能
3. 医療材料への展開
3.1 ナノコンポジットゲルの安全性
3.1.1 NCゲル成分
3.1.2 NCゲルの安全性評価
3.1.3 NCゲルの生体適合性
3.1.4 NCゲルの滅菌
3.2 ナノコンポジットゲルの医療材料への展開
3.2.1 高機能湿潤型創傷被覆材
3.2.2 細胞培養基材
3.2.3 その他の医療関連部材
4. おわりに

第3章 軟骨に匹敵する高強度・低摩擦ゲルの創製と生体機能材料への展開
1. はじめに―生体機能材料としてのゲルの有用性―
1.1 生体機能材料の歴史
1.2 生体機能材料としてのゲルの有用性
2. 生体関節軟骨に学んだ高強度Double Networkゲル
2.1 高強度DNゲルの合成と強度
2.2 DNゲルの高強度化メカニズム
3. うなぎに学んだ低摩擦ゲル
3.1 ゲルの不思議な摩擦特性
3.2 多糖ゲルの特異な荷重依存性
3.3 低摩擦ゲルの創製
3.4 高強度DNゲルの低摩擦化
4. 高強度・低摩擦ゲルの人工関節軟骨としての展開
4.1 生体適合性高強度ゲル
4.2 DNゲルの耐摩耗性
5. 高強度・低摩擦ゲルの無限の可能性

第4章 超分子ヒドロゲルの創製とバイオテクノロジーへの展開
1. はじめに
2. 超分子ゲル
3. 超分子ヒドロゲルのケミカルライブラリーからの探索と発見
4. 人工レセプター固定化超分子ヒドロゲルによるセンサーアレイ
5. タンパク質固定化超分子ヒドロゲル(セミウェットタンパク質アレイ)
6. 超分子ヒドロゲルによる細胞の固定化
7. おわりに

第5章 スマート粒子の設計とバイオ分野等への応用
1. はじめに
2. 第1世代のスマート粒子
2.1 温度応答性スマート粒子
2.2 温度応答性微粒子のコロイド化学
2.3 PNIPAMヘア粒子の合成と機能
3. 第2世代のスマート粒子
3.1 協同する機能
3.2 いくつかの第2世代スマート粒子
3.2.1 酵素固定スマート粒子
3.2.2 磁性体固定スマート粒子
3.2.3 金コロイド固定スマート粒子
3.2.4 チタニア固定スマート粒子
4. おわりに

第6章 分子インプリンティングによる分子認識機能ゲルの創製
1. 分子認識機能ゲル
2. 分子インプリンティング
3. 光によるインプリントゲル膜へのゲスト分子の取り込み・放出制御
4. ペプチド認識ゲル
5. エピトープの考えを導入したペプチド認識ゲル
6. タンパク質認識機能ゲル
7. DNA認識機能ゲルとそれを用いたゲル電気泳動法による二本鎖DNAの検出
8. おわりに

第7章 ゲルの微細加工と細胞のマイクロパターニング
1. はじめに
2. 医療・創薬に貢献する細胞マイクロアレイ
3. 生体適合性表面と細胞接着
4. 生体適合性ハイドロゲル
5. 細胞パターニング技術
5.1 フォトリソグラフィー法
5.2 マイクロコンタクトプリンティング法
5.3 マイクロフルーイディック法
5.4 ラミナーフロー法
5.5 マイクロステンシル法
5.6 イオン注入法
5.7 その他の細胞パターン化技術
6. 薬物動態シミュレーターとしての細胞スフェロイドアレイチップ
7. チップのビジネス動向
8. おわりに

第8章 光応答収縮ゲル
1. はじめに
2. 光応答収縮ゲルの構造と物性
3. 光応答性透過膜
4. 微小パターン照射による即時レリーフ形成
5. マイクロ流路の光制御への応用
6. おわりに

第9章 バイオコンジュゲートを用いた機能性ゲルの創製
1. はじめに
2. コア-シェル型バイオコンジュゲート
3. バイオコンジュゲート固定化温度応答性高分子ゲルの平衡膨潤度
4. バイオコンジュゲート固定化温度応答性高分子ゲル内での酵素活性
5. まとめ

第10章 構造色ゲルを利用したグルコースセンサーへの展開
1. はじめに
2. 近赤外線を用いる分光学的測定方法
3. 涙の利用
4. グルコース濃度に応じて色を変えるゲル
4.1 設計指針
4.2 信号型グルコースセンサーの構築
5. おわりに

【応用編】
第1章 生体分子応答性ゲル
1. はじめに
2. 酵素反応を利用した生体分子応答性ゲル
3. 温度応答性高分子を利用した生体分子応答性ゲル
4. 生体分子複合体を架橋点として利用した合成コンセプト
5. 応答膨潤型の生体分子応答性ゲル(生体分子架橋ゲル)
6. 応答収縮型の生体分子応答性ゲル(生体分子インプリントゲル)
7. おわりに

第2章 DDS用刺激応答ゲル
1. はじめに
2. 温度応答性高分子とDDS
3. 温度変化によるゾル-ゲル転移の応用
4. ハイドロゲル以外の温度応答性DDS
5. pH応答性高分子を用いたDDS
6. 遺伝子デリバリーにおける刺激応答性材料
7. グルコース応答性DDS
8. ガン治療を目指したターゲティング治療を実現させる刺激応答性材料
9. 磁性微粒子を用いたターゲティングDDS
10. おわりに

第3章 薬物徐放化ゲルコンタクトレンズ
1. はじめに
2. ソフトコンタクトレンズへの要求事項
3. コンタクトレンズの材質
4. コンタクトレンズと酸素透過性の関係
5. 薬物治療用コンタクトレンズ(目薬コンタクトレンズ)というコンセプト
6. 薬物徐放化コンタクトレンズの開発
7. 薬物徐放化コンタクトレンズの薬物吸着挙動
8. 薬物徐放化コンタクトレンズの薬物放出挙動
9. 薬物徐放化コンタクトレンズの応用展開

第4章 温度応答性ゲルによる細胞シート工学
1. はじめに
2. 超薄膜状にグラフトした温度応答性表面と細胞培養床への応用
3. 細胞シート作製と細胞シート工学への応用
3.1 角膜上皮細胞シート移植による角膜再生
3.2 歯根膜組織由来細胞シート移植による歯周組織再生
3.3 食道癌摘出後の自己口腔粘膜組織による食道組織再生
3.4 心筋細胞シートによる心筋組織の構築
3.5 肝実質細胞シートと血管内皮細胞シートの積層化による肝組織構築
4. 血清を利用しない次世代型の温度応答性培養皿の開発
5. おわりに

第5章 バイオマテリアルのためのナノゲル工学
1. はじめに
2. 自己組織化多糖ナノゲル
2.1 多糖ナノゲルの設計と特性
2.2 ナノゲルによるタンパク質の細胞内デリバリー
2.3 量子ドットの細胞内デリバリー
2.4 CHPナノゲルのがんタンパク質ワクチンへの応用
3. ナノゲル架橋ヒドロゲルの設計と機能
3.1 高分子重合によるナノゲル架橋ゲルの設計と利用
3.2 生分解性ナノゲル架橋ゲルの設計と特性
3.3 生分解性ナノゲル架橋ヒドロゲルの再生医療への応用
4. おわりに

第6章 ナノゲルによるピンポイント治療・診断システムへの展開
1. はじめに
2. pH応答性PEG化ナノゲル粒子とは
3. pH応答性PEG化ナノゲル粒子によるピンポイント診断
4. pH応答性PEG化ナノゲル粒子によるピンポイント治療
5. おわりに

第7章 ポリ乳酸系ゲルのバイオマテリアルへの応用
1. はじめに
2. ゲル様固体マトリックス
2.1 ポリ乳酸系ポリマーと多糖類の複合体
2.2 ポリ乳酸とポリエチレングリコールの複合体
3. インジェクタブルポリマー
3.1 二液混合型
3.2 温度応答型
4. ナノゲル
5. おわりに

第8章 自発的-可逆的にゲル化する生体内ソフトデバイスとしてのリン脂質ポリマーハイドロゲル
1. はじめに
2. 経口投与型コントロールドリリースデバイス
3. 癒着防止ハイドロゲル
4. 常温常圧で生体細胞の保持・輸送を実現するセルコンテナー
5. おわりに

第9章 ゲルを用いた細胞機能発現制御
1. はじめに
2. 抗生物質フリーの感染症予防技術に向けて
3. Quorum Sensingのメカニズム
4. シクロデキストリン固定化ゲルの応用
5. ヒドロゲルを用いるPyocyanin、Prodigiosinの生合成制御
6. CD固定化ヒドロゲルによる遺伝子発現制御
7. CD固定化ヒドロゲルにトラップされたシグナル分子の検出
8. おわりに

第10章 血管新生を促すゲルと線維芽細胞増殖因子の複合材料
1. はじめに
2. 血管網構築のためのステラテジー
3. In vitroにおける血管網を有する組織再生技術
4. In vivoにおける血管網を有する組織再生技術
5. 血管壁の足場となるような細胞接着性
6. プロテアーゼによる酵素分解性
7. 血管新生因子に対する吸着性と安定性
8. 血管新生因子としての線維芽細胞増殖因子の有効性
9. 線維芽細胞増殖因子の担持システム
10. 管新生を促すゲルと線維芽細胞増殖因子の複合材料
11. おわりに

第11章 人工筋肉としてのアクチュエータゲル
1. はじめに
2. イオン導電性高分子電解質金属複合体
2.1 構成と材料
2.2 作製法
2.3 応答モデルと応答特性
2.4 IPMCの応用
3. カーボンナノチューブゲル
3.1 カーボンナノチューブゲルを用いたアクチュエータの開発
3.2 カーボンナノチューブゲルアクチュエータの構成と特徴
4. 今後の展望

第12章 温度応答性高分子を用いた医薬品・生理活性物質の分離
1. はじめに
2. 疎水性相互作用を駆動力とした温度応答性クロマトグラフィーシステム
3. 温度およびpHに応答して荷電を有する溶質を分離させる環境応答性クロマトグラフィーシステム
4. タンパク質、医薬品の分離への応用
5. クロマトグラフィーシステムのダウンサイジング
6. おわりに

第13章 バイオインスパイアードゲルの再生医療への応用
1. はじめに
2. ヘパリンインスパイアードゲル―疾患を認識した細胞増殖因子の徐放制御―
3. 細胞外マトリックスインスパイアードゲル―生体外での三次元組織の構築―
4. おわりに
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