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ナノインプリント技術を応用した研究用ナノピラー細胞培養シート
Nanopillar Sheets for Cell Culture Fabricated by Nanoimprinting
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森脇雅也((株)日立製作所 トータルソリューション事業部 技師)
桑原孝介((株)日立製作所 材料研究所 研究員)
根本雅文((株)日立製作所 トータルソリューション事業部 主任技師)
宮内昭浩((株)日立製作所 材料研究所 主任研究員)
鶴間章典(北海道大学 電子科学研究所 博士課程)
山本貞明(北海道大学 創成科学共同研究機構 特任教授)
田中賢(北海道大学 創成科学共同研究機構 特任助教授)
藪浩(北海道大学 電子科学研究所 助手)
下村政嗣(北海道大学 電子科学研究所 教授)
野村しのぶ((独)産業技術総合研究所 ナノテクノロジー研究部門)
大藪淑美((独)産業技術総合研究所 ナノテクノロジー研究部門)
植村寿公((独)産業技術総合研究所 ナノテクノロジー研究部門)
ナノスケールの微細構造を,簡便に低コストで形成することができる,ナノイン
プリント技術が注目を集めている。 その技術を応用して,細胞やその小器官と同じ
スケールの微細構造を持つ,ナノピラー細胞培養シートを作製した。 微細構造が,
細胞の培養特性にどのような影響を与えるかについて紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ナノピラー細胞培養シートの作製
3. 細胞培養シート評価
3.1 Hela細胞
3.2 マウス神経細胞
3.3 ナノピラー細胞培養シートの可能性
4. おわりに
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マイクロ空間細胞培養ディッシュ
Micro Patterned Cell Culture Dish
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福田始弘((株)クラレ 新事業開発本部 オプトデバイス商品開発センター
グループリーダー)
田崎剛((株)クラレ 新事業開発本部 オプトデバイス商品開発センター 研究員)
西泰治((株)クラレ 新事業開発本部 プロジェクト推進部)
マイクロ空間構造内での細胞培養では,通常の平板状のディッシュと異なり,嵩高
く立体的な培養が実現できることを見出した。 樹脂微細加工技術を駆使して,マイク
ロ空間構造が規定された細胞培養ディッシュを作製し,ラット心筋細胞の伸展方向の
制御を試みた結果,細胞ネットワークが形成され,同期した自然拍動が確認された。
【目次】
1. はじめに
2. 樹脂微細加工技術(マイクロ空間の形成)
3. マイクロ空間での細胞培養の応用例
4. おわりに
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ナノバイオインターフェイスを有する新規機能性基材の開発
Development of Novel Intelligent Instruments Based on Nano Biointerface Technology
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水谷学((株)セルシード 機能性器材部 部長)
ナノバイオインターフェイスは,東京女子医科大学の岡野らによる温度応答性ポリ
マーなどの機能性高分子をナノスケールで薄層固定化した機能性基材表面である。
高度な表面設計により細胞の付着,非付着性を制御することが可能で,再生医療など
への応用が注目されている。 本稿では,ナノバイオインターフェイスを有する機能
性基材の特徴について概説する。
【目次】
1. はじめに
2. ナノバイオインターフェイス
3. ナノバイオインターフェイスを有する機能性培養器の作製
4. 温度応答性培養器による再生医療の実現
5. 超親水性培養器
6. おわりに
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超薄膜生成技術による生体組織細胞培養テンプレート
Template of Cell Culture for Body Tissue using Preparation Technique
of Ultra Thin Films
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齋藤永宏(名古屋大学 大学院工学研究科 物質制御工学専攻 助教授)
石﨑貴裕(名古屋大学 エコトピア科学研究所 研究員)
高井治(名古屋大学 エコトピア科学研究所 副所長・教授)
超はっ水膜表面は,自動車ボディや眼鏡の汚れ防止材料として期待されている。
本稿では,生体組織細胞培養テンプレートとして実用化有望な超はっ水膜の作製
法と超はっ水膜表面を利用した細胞培養テンプレートへの応用を中心に解説する。
また,超はっ水膜表面をパターン化することにより,位置選択的培養が可能とな
る。 本稿では,真空紫外光による超はっ水膜表面のマイクロパターン化表面の作
製法についても紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. プラズマCVD法による超はっ水膜表面の作製
3. 真空紫外光(vacuum ultra violet ; VUV)による超はっ水・超親水パターン表面の作製
4. 超はっ水膜表面を利用した生体組織培養テンプレートの開発
4.1 超はっ水膜表面上での立体的細胞培養
4.2 細胞接着親和性の違いを利用したキャピラリー血管細胞培養
4.3 超はっ水・超親水マイクロパターン膜表面上での位置選択的細胞培養
5. おわりに
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三次元マクロ流路構造を持つ肝組織用生体吸収性ポリマースキャフォールド
Biodegradable Polymer Scaffolds Having a 3D Flow Channel Network
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酒井康行(東京大学 大学院医学系研究科 疾患生命工学センター
;同大学 生産技術研究所 助教授)
山下明泰(湘南工科大学 工学部 マテリアル工学科 教授)
大型臓器の組織工学においては,臓器の内部構造をある程度再現する生体吸収性ポ
リマー製のスキャフォールドのデザインおよび三次元造形技術の開発が必要である。
本稿では,合流分岐を繰り返すツリー状の三次元マクロ流路ネットワークを持つスキャ
フォールドデザインと,いくつかの手法による造形の試みを紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 担体の基本デザイン
3. 機械加工による切削・積層造形
4. エキシマレーザー加工による切削・積層造形
4.1 多孔質スポンジ積層切削法(プロセス1)
4.2 多孔質部の加工をも行う手法(プロセス2)
5. 灌流培養による評価
6. おわりに
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光応答性培養基材を用いたオンデマンド細胞操作技術
On-demand Cell Manipulation on Photo responsive Culture Surface
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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)
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)
バイオテクノロジー関連産業の急成長が期待される中,細胞や生体関連物質を操作
する手段 (バイオツール) へのニーズがますます多様化している。 本稿では,全く
新しいバイオツールとして筆者らが開発した,光応答性培養基材による細胞操作技術
(光セルマニピュレーション) について概説し,実際に動物細胞を用いた実験結果を
紹介,今後の展開について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 細胞をハンドリングする技術
3. 培養基材の細胞捕捉性を光制御
4. 生細胞を用いた実験
4.1 in-situ光照射による細胞のパターニング
4.2 光誘起細胞捕捉性の解析
5. 想定される応用展開
5.1 培養基材上での細胞分別
5.2 細胞パターニング
5.3 PCコンパチビリティ
6. おわりに
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微細加工技術を用いた毛細血管形成法
Fully Designed Capillary Formation by Nanotechnology
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森田育男(東京医科歯科大学 医歯学総合研究科 分子細胞機能学分野 教授
;21世紀COEプログラム推進教員)
日本人の死因の第 1 位はがんであるが,脳梗塞,心筋梗塞をあわせた循環器疾患
による死亡はさらにそれを上回る。 このように血管の重要性は認識されているが,
最近の再生医療の進歩においても移植した組織の定着に血管新生が重要であることが
あきらかとなり,血管をどのように再建させるかが大きな課題となっている。 一方,
がんなどの増殖,転移にも血管新生が関与することより,全身的な血管新生促進剤の
投与は不可能といえる。 そのため,障害部位のみに血管を移植することが必要となる。
その方法として,筆者らは大日本印刷(DNP)との共同研究において,印刷技術を取り
入れた血管再建術を開発した。 本方法は,従来困難とされていた毛細管レベルの細さ
の血管をパターン化させて管腔形成させ,損傷部位に移植できることにより,多くの疾
患の治療の可能性が考えられる。 本稿では,医学的立場からこの技術を紹介したい。
【目次】
1. はじめに
2. 血管再生の重要性
3. 製版技術を応用した血管内皮細胞パターニング培養
4. 血管内皮細胞の転写と管腔化
5. 作成した毛細血管の再生医療への応用
6. おわりに
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R&D
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新しい集積型マイクロ電気泳動チップ技術の開発と遺伝子診断への応用
Development of Highly integrated Compact Micro electrophoresis Chips and
Their Application to Gene Analysis
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石川満((独)産業技術総合研究所 健康工学研究センター
生体ナノ計測チーム チーム長)
射出形成法を用いて10チャネルをコンパクトに集積化したPMMA製のマイクロ電気
泳動チップを作製することに成功した。 鋳型に形成した各チャネルの側壁に傾斜
を与えたので,鋳型からチップを外すときにチャネル構造が破壊されないように
なった。 接着剤を用いてチップにカバーする新しい方法を用いて,試作したマイ
クロチップを実用化することに成功した。
【目次】
1. 研究背景と概要
2. プラスチック製マイクロチップの作製
2.1 プラスチック製マイクロチップの作製
2.2 プラスチックチップ用のカバー技術の開発
3. 用途と応用例
4. 今後の展開と課題
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高性能タンパク質分画デバイスの開発―臨床プロテオミクス実用化のための新規ツール―
Development of High Performance Protein Separator
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内海潤(東レ(株) 研究・開発企画部 CR企画室 主幹
バイオメディカル担当部長 理学博士/技術士(生物工学))
菅谷博之(東レ(株) 機能材料研究所 主任研究員)
棚橋一裕(東レ(株) 機能材料研究所 研究員 )
鄭基晩(東レ(株) 先端融合研究所 主任研究員 博士(農学))
秋山英雄(東レ(株) 先端融合研究所 主任研究員 博士(理学))
疾患関連タンパク質を探索する臨床プロテオミクス研究の競争が世界的に激しく
なっている。 研究の進展につれて実用化への課題も明らかになってきた。 ほとん
どの分析ツールが海外製品で占められている中で,サンプル前処理の課題解決のた
めに国産の研究ツールも開発されつつある。
【目次】
1. はじめに
2. プロテオミクス研究における世界競争
3. 質量分析によるタンパク質構造解析の進展と課題
4. 臨床プロテオミクス研究における技術的課題
5. 分子分画膜による新規前処理デバイスの開発
6. おわりに
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BIO PRODUCTS
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ジアシルグリセロール
Diacylglycerol(DAG)
【目次】
1. 概要
2. 安全性
3. 製法
4. 生産
5. 代謝特性
(1) 消化吸収特性
(2) 脂質燃焼特性
6. 栄養学的特性
(1) 食後の血中中性脂肪上昇抑制効果
(2) 体脂肪蓄積抑制効果
(3) 糖尿病患者,透析患者に対する効果
7. 価格・荷姿
ナノインプリント技術を応用した研究用ナノピラー細胞培養シート
Nanopillar Sheets for Cell Culture Fabricated by Nanoimprinting
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森脇雅也((株)日立製作所 トータルソリューション事業部 技師)
桑原孝介((株)日立製作所 材料研究所 研究員)
根本雅文((株)日立製作所 トータルソリューション事業部 主任技師)
宮内昭浩((株)日立製作所 材料研究所 主任研究員)
鶴間章典(北海道大学 電子科学研究所 博士課程)
山本貞明(北海道大学 創成科学共同研究機構 特任教授)
田中賢(北海道大学 創成科学共同研究機構 特任助教授)
藪浩(北海道大学 電子科学研究所 助手)
下村政嗣(北海道大学 電子科学研究所 教授)
野村しのぶ((独)産業技術総合研究所 ナノテクノロジー研究部門)
大藪淑美((独)産業技術総合研究所 ナノテクノロジー研究部門)
植村寿公((独)産業技術総合研究所 ナノテクノロジー研究部門)
ナノスケールの微細構造を,簡便に低コストで形成することができる,ナノイン
プリント技術が注目を集めている。 その技術を応用して,細胞やその小器官と同じ
スケールの微細構造を持つ,ナノピラー細胞培養シートを作製した。 微細構造が,
細胞の培養特性にどのような影響を与えるかについて紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. ナノピラー細胞培養シートの作製
3. 細胞培養シート評価
3.1 Hela細胞
3.2 マウス神経細胞
3.3 ナノピラー細胞培養シートの可能性
4. おわりに
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マイクロ空間細胞培養ディッシュ
Micro Patterned Cell Culture Dish
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福田始弘((株)クラレ 新事業開発本部 オプトデバイス商品開発センター
グループリーダー)
田崎剛((株)クラレ 新事業開発本部 オプトデバイス商品開発センター 研究員)
西泰治((株)クラレ 新事業開発本部 プロジェクト推進部)
マイクロ空間構造内での細胞培養では,通常の平板状のディッシュと異なり,嵩高
く立体的な培養が実現できることを見出した。 樹脂微細加工技術を駆使して,マイク
ロ空間構造が規定された細胞培養ディッシュを作製し,ラット心筋細胞の伸展方向の
制御を試みた結果,細胞ネットワークが形成され,同期した自然拍動が確認された。
【目次】
1. はじめに
2. 樹脂微細加工技術(マイクロ空間の形成)
3. マイクロ空間での細胞培養の応用例
4. おわりに
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ナノバイオインターフェイスを有する新規機能性基材の開発
Development of Novel Intelligent Instruments Based on Nano Biointerface Technology
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水谷学((株)セルシード 機能性器材部 部長)
ナノバイオインターフェイスは,東京女子医科大学の岡野らによる温度応答性ポリ
マーなどの機能性高分子をナノスケールで薄層固定化した機能性基材表面である。
高度な表面設計により細胞の付着,非付着性を制御することが可能で,再生医療など
への応用が注目されている。 本稿では,ナノバイオインターフェイスを有する機能
性基材の特徴について概説する。
【目次】
1. はじめに
2. ナノバイオインターフェイス
3. ナノバイオインターフェイスを有する機能性培養器の作製
4. 温度応答性培養器による再生医療の実現
5. 超親水性培養器
6. おわりに
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超薄膜生成技術による生体組織細胞培養テンプレート
Template of Cell Culture for Body Tissue using Preparation Technique
of Ultra Thin Films
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齋藤永宏(名古屋大学 大学院工学研究科 物質制御工学専攻 助教授)
石﨑貴裕(名古屋大学 エコトピア科学研究所 研究員)
高井治(名古屋大学 エコトピア科学研究所 副所長・教授)
超はっ水膜表面は,自動車ボディや眼鏡の汚れ防止材料として期待されている。
本稿では,生体組織細胞培養テンプレートとして実用化有望な超はっ水膜の作製
法と超はっ水膜表面を利用した細胞培養テンプレートへの応用を中心に解説する。
また,超はっ水膜表面をパターン化することにより,位置選択的培養が可能とな
る。 本稿では,真空紫外光による超はっ水膜表面のマイクロパターン化表面の作
製法についても紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. プラズマCVD法による超はっ水膜表面の作製
3. 真空紫外光(vacuum ultra violet ; VUV)による超はっ水・超親水パターン表面の作製
4. 超はっ水膜表面を利用した生体組織培養テンプレートの開発
4.1 超はっ水膜表面上での立体的細胞培養
4.2 細胞接着親和性の違いを利用したキャピラリー血管細胞培養
4.3 超はっ水・超親水マイクロパターン膜表面上での位置選択的細胞培養
5. おわりに
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三次元マクロ流路構造を持つ肝組織用生体吸収性ポリマースキャフォールド
Biodegradable Polymer Scaffolds Having a 3D Flow Channel Network
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酒井康行(東京大学 大学院医学系研究科 疾患生命工学センター
;同大学 生産技術研究所 助教授)
山下明泰(湘南工科大学 工学部 マテリアル工学科 教授)
大型臓器の組織工学においては,臓器の内部構造をある程度再現する生体吸収性ポ
リマー製のスキャフォールドのデザインおよび三次元造形技術の開発が必要である。
本稿では,合流分岐を繰り返すツリー状の三次元マクロ流路ネットワークを持つスキャ
フォールドデザインと,いくつかの手法による造形の試みを紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 担体の基本デザイン
3. 機械加工による切削・積層造形
4. エキシマレーザー加工による切削・積層造形
4.1 多孔質スポンジ積層切削法(プロセス1)
4.2 多孔質部の加工をも行う手法(プロセス2)
5. 灌流培養による評価
6. おわりに
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光応答性培養基材を用いたオンデマンド細胞操作技術
On-demand Cell Manipulation on Photo responsive Culture Surface
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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)
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)
バイオテクノロジー関連産業の急成長が期待される中,細胞や生体関連物質を操作
する手段 (バイオツール) へのニーズがますます多様化している。 本稿では,全く
新しいバイオツールとして筆者らが開発した,光応答性培養基材による細胞操作技術
(光セルマニピュレーション) について概説し,実際に動物細胞を用いた実験結果を
紹介,今後の展開について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 細胞をハンドリングする技術
3. 培養基材の細胞捕捉性を光制御
4. 生細胞を用いた実験
4.1 in-situ光照射による細胞のパターニング
4.2 光誘起細胞捕捉性の解析
5. 想定される応用展開
5.1 培養基材上での細胞分別
5.2 細胞パターニング
5.3 PCコンパチビリティ
6. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
微細加工技術を用いた毛細血管形成法
Fully Designed Capillary Formation by Nanotechnology
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森田育男(東京医科歯科大学 医歯学総合研究科 分子細胞機能学分野 教授
;21世紀COEプログラム推進教員)
日本人の死因の第 1 位はがんであるが,脳梗塞,心筋梗塞をあわせた循環器疾患
による死亡はさらにそれを上回る。 このように血管の重要性は認識されているが,
最近の再生医療の進歩においても移植した組織の定着に血管新生が重要であることが
あきらかとなり,血管をどのように再建させるかが大きな課題となっている。 一方,
がんなどの増殖,転移にも血管新生が関与することより,全身的な血管新生促進剤の
投与は不可能といえる。 そのため,障害部位のみに血管を移植することが必要となる。
その方法として,筆者らは大日本印刷(DNP)との共同研究において,印刷技術を取り
入れた血管再建術を開発した。 本方法は,従来困難とされていた毛細管レベルの細さ
の血管をパターン化させて管腔形成させ,損傷部位に移植できることにより,多くの疾
患の治療の可能性が考えられる。 本稿では,医学的立場からこの技術を紹介したい。
【目次】
1. はじめに
2. 血管再生の重要性
3. 製版技術を応用した血管内皮細胞パターニング培養
4. 血管内皮細胞の転写と管腔化
5. 作成した毛細血管の再生医療への応用
6. おわりに
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R&D
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新しい集積型マイクロ電気泳動チップ技術の開発と遺伝子診断への応用
Development of Highly integrated Compact Micro electrophoresis Chips and
Their Application to Gene Analysis
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石川満((独)産業技術総合研究所 健康工学研究センター
生体ナノ計測チーム チーム長)
射出形成法を用いて10チャネルをコンパクトに集積化したPMMA製のマイクロ電気
泳動チップを作製することに成功した。 鋳型に形成した各チャネルの側壁に傾斜
を与えたので,鋳型からチップを外すときにチャネル構造が破壊されないように
なった。 接着剤を用いてチップにカバーする新しい方法を用いて,試作したマイ
クロチップを実用化することに成功した。
【目次】
1. 研究背景と概要
2. プラスチック製マイクロチップの作製
2.1 プラスチック製マイクロチップの作製
2.2 プラスチックチップ用のカバー技術の開発
3. 用途と応用例
4. 今後の展開と課題
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高性能タンパク質分画デバイスの開発―臨床プロテオミクス実用化のための新規ツール―
Development of High Performance Protein Separator
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内海潤(東レ(株) 研究・開発企画部 CR企画室 主幹
バイオメディカル担当部長 理学博士/技術士(生物工学))
菅谷博之(東レ(株) 機能材料研究所 主任研究員)
棚橋一裕(東レ(株) 機能材料研究所 研究員 )
鄭基晩(東レ(株) 先端融合研究所 主任研究員 博士(農学))
秋山英雄(東レ(株) 先端融合研究所 主任研究員 博士(理学))
疾患関連タンパク質を探索する臨床プロテオミクス研究の競争が世界的に激しく
なっている。 研究の進展につれて実用化への課題も明らかになってきた。 ほとん
どの分析ツールが海外製品で占められている中で,サンプル前処理の課題解決のた
めに国産の研究ツールも開発されつつある。
【目次】
1. はじめに
2. プロテオミクス研究における世界競争
3. 質量分析によるタンパク質構造解析の進展と課題
4. 臨床プロテオミクス研究における技術的課題
5. 分子分画膜による新規前処理デバイスの開発
6. おわりに
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BIO PRODUCTS
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ジアシルグリセロール
Diacylglycerol(DAG)
【目次】
1. 概要
2. 安全性
3. 製法
4. 生産
5. 代謝特性
(1) 消化吸収特性
(2) 脂質燃焼特性
6. 栄養学的特性
(1) 食後の血中中性脂肪上昇抑制効果
(2) 体脂肪蓄積抑制効果
(3) 糖尿病患者,透析患者に対する効果
7. 価格・荷姿
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