武岡 真司 (タケオカ シンジ)

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所属

理工学術院 先進理工学部

職名

教授

ホームページ

http://www.takeoka.biomed.sci.waseda.ac.jp/

兼担 【 表示 / 非表示

  • 理工学術院   大学院先進理工学研究科

  • 附属機関・学校   グローバルエデュケーションセンター

学内研究所等 【 表示 / 非表示

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

学歴 【 表示 / 非表示

  •  
    -
    1991年

    早稲田大学   理工学研究科   応用化学専攻  

  •  
    -
    1986年

    早稲田大学   理工学部   応用化学  

学位 【 表示 / 非表示

  • 早稲田大学   工学博士

経歴 【 表示 / 非表示

  • 1990年
    -
    1991年

    日本学術振興会 特別研究員

所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    日本血液代替物学会

  •  
     
     

    日本バイオマテリアル学会

  •  
     
     

    日本DDS学会

  •  
     
     

    日本人工臓器学会

  •  
     
     

    米国化学会

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研究分野 【 表示 / 非表示

  • 生体材料学

  • 生体医工学

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 機能・物性・材料、高分子構造・物性(含繊維)、高分子合成、高分子(分子集合体)の構造・物性

論文 【 表示 / 非表示

  • In situ transplantation of adipose tissue-derived stem cells organized on porous polymer nanosheets for murine skin defects.

    Nishiwaki K, Aoki S, Kinoshita M, Kiyosawa T, Suematsu Y, Takeoka S, Fujie T

    Journal of biomedical materials research. Part B, Applied biomaterials    2018年09月  [査読有り]

    DOI PubMed

  • Lysine-containing cationic liposomes activate the NLRP3 inflammasome: Effect of a spacer between the head group and the hydrophobic moieties of the lipids

    Tianshu Li, Jieyan He, Gabor Horvath, Tomasz Próchnicki, Eicke Latz, Shinji Takeoka

    Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine   14 ( 2 ) 279 - 288  2018年02月  [査読有り]

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    Cationic lipids containing lysine head groups and ditetradecyl, dihexadecyl or dioctadecyl glutamate hydrophobic moieties with/without propyl, pentyl or heptyl spacers were applied for the preparation of cationic liposomes using a simple bath type-sonicator. The size distribution, zeta potential, cellular internalization, and cytotoxicity of the liposomes were characterized, and the innate immune stimulation, e.g., the NLRP3 inflammasome activation of human macrophages and THP-1 cells, was evaluated by the detection of IL-1β release. Comparatively, L3C14 and L5C14 liposomes, made from the lipids bearing lysine head groups, ditetradecyl hydrophobic chains and propyl or pentyl spacers, respectively, were the most potent to activate the NLRP3 inflammasome. The possible mechanism includes endocytosis of the cationic liposomes and subsequent lysosome rupture without significant inducement of reactive oxygen species production. In summary, we first disclosed the structural effect of cationic liposomes on the NLRP3 inflammasome activation, which gives an insight into the application of nanoparticles for improved immune response.

    DOI PubMed

  • The efficacy of basic fibroblast growth factor-loaded poly(lactic-co-glycolic acid) nanosheet for mouse wound healing

    Shimpo Aoki, Mao Fujii, Toshinori Fujie, Keisuke Nishiwaki, Hiromi Miyazaki, Daizoh Saitoh, Shinji Takeoka, Tomoharu Kiyosawa, Manabu Kinoshita

    Wound Repair and Regeneration   25 ( 6 ) 1008 - 1016  2017年11月  [査読有り]

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    Although human recombinant basic fibroblast growth factor (bFGF) is widely used for wound healing, daily treatment with bFGF is required because of its short half-life. An effective controlled-release system of bFGF is, therefore, desired in clinical settings. To investigate the efficacy of a bFGF-loaded nanosheet for wound healing, focusing on the controlled-release of bFGF, bFGF-loaded poly(lactic-co-glycolic acid) (PGLA) nanosheets were developed, and their in vitro release profile of bFGF and their in vivo efficacy for wound healing were examined. A polyion complex of positively charged human recombinant bFGF and negatively charged alginate was sandwiched between PLGA nanosheets (70 nm thick for each layer). The resulting bFGF-loaded nanosheet robustly adhered to silicon skin by observation using a microscratch test. bFGF was gradually and continuously released over three days in an in vitro incubation study. Treatment with the bFGF-loaded nanosheets (every 3 day for 15 days) as well as with a conventional bFGF spray effectively promoted wound healing of mouse dorsal skin defects with accelerated tissue granulation and angiogenesis, although the dose of bFGF used in the treatment with the bFGF nanosheets was approximately 1/20 of the sprayed bFGF. In conclusion, we developed a bFGF-loaded nanosheet that sustained a continuous release of bFGF over three days and effectively promoted wound healing in mice.

    DOI PubMed

  • Adhesive and robust multilayered poly(lactic acid) nanosheets for hemostatic dressing in liver injury model

    Takuya Komachi, Hideaki Sumiyoshi, Yutaka Inagaki, Shinji Takeoka, Yu Nagase, Yosuke Okamura

    JOURNAL OF BIOMEDICAL MATERIALS RESEARCH PART B-APPLIED BIOMATERIALS   105 ( 7 ) 1747 - 1757  2017年10月  [査読有り]

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    Freestanding biodegradable nanosheets composed of poly(l-lactic acid) (PLLA) have been developed for various biomedical applications. These nanosheets exhibit unique properties such as high adhesiveness and exquisite flexibility; however, they burst easily due to their nanometer thickness. We herein describe a freestanding, multilayered nanosheet composed of PLLA fabricated using a simple combination procedure: (i) multilayering of PLLA and alginate, (ii) gelation of the alginate layers, (iii) fusion-cut sealing, and (iv) elution of the alginate layers. The multilayered nanosheets not only reinforced the bursting strength but also provided a high level of adhesive strength. In fact, they were found to show potential as a hemostatic dressing, and they tended to show reduced tissue adhesion that accompanies liver injury. Therefore, we propose this biomaterial as a candidate for an alternative to conventional therapy in hemorrhage. (c) 2016 Wiley Periodicals, Inc. J Biomed Mater Res Part B: Appl Biomater, 105B: 1747-1757, 2017.

    DOI PubMed

  • On the injectability of free-standing magnetic nanofilms

    Silvia Taccola, Virginia Pensabene, Toshinori Fujie, Shinji Takeoka, Nicola M. Pugno, Virgilio Mattoli

    BIOMEDICAL MICRODEVICES   19 ( 3 ) 51  2017年09月  [査読有り]

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    Free-standing films with sub-micrometric thickness, composed of soft polymers and functional nanostructures are promising candidates for many potential applications in the biomedical field, such as reduced port abdominal surgery. In this work, freely suspended poly(L-lactic acid) nanofilms with controlled morphology embedding superparamagnetic iron oxide nanoparticles were fabricated by spin-coating deposition. The mechanical properties of magnetic nanofilms were investigated by Strain-Induced Elastic Buckling Instability for Mechanical Measurements (SIEBIMM) test. Our results show that these freely suspended nanocomposite nanofilms are highly flexible and deformable, withYoung's moduli of few GPa. Since they can be handled in liquid with syringes, a quantitative description of the nanofilms behavior during the manipulation with clinically applicable needles has been also provided. These magnetic nanofilms, remotely controllable by external electromagnetic fields, have potential applications in minimally invasive surgery as injectable nanopatches on inner organs wall.

    DOI PubMed

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書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • Functional Polymer Films, Chapt 29 Fabrication, Properties, and Biomedical Applications of Nanosheets

    Toshinori Fujie, Yosuke Okamura, Shinji Takeoka

    WILEY−VCH  2011年 ISBN: 9783527321902

  • 遺伝子治療、DDS

    武岡真司

    生命・医療・福祉ハンドブック、早稲田大学生命・生体・福祉研究所編、コロナ社  2007年02月

  • 動く臓器としての血液に学ぶ -人工赤血球・人工血小板への挑戦-

    武岡 真司, 岡村 陽介, 阿閉 友保

    “ファイバー” スーパーバイオバイオメティクス 〜近未来の新技術創成〜 本宮 達也 監修, NTS  2006年10月

  • Hemoglobin-Vesicles as a Molecular Assembly: Characteristics of Preparation Process and Performances as Artificial Oxygen Carriers

    H. Sakai, K. Sou, S. Takeoka, K. Kobayashi, E. Tsuchida

    Blood Substitutes, Elsevier, Amsterdam  2006年

  • 血液疾患ハンドブック、人工血液の開発の現状と展望

    武岡真司

    再生つばさの会  2005年06月

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Works(作品等) 【 表示 / 非表示

  • Secretary, Program Committee, VII International Symposium on Blood Substitutes

  • Secretary, Executive Committee, 5th International Symposium on Polymers for Advanced Technologies(PAT)

  • Program Committee, Executive Committee, IX International Symposium on Blood Substitutes

  • Executive Committee, Internal Symposium on 21-COE Practical Nano-Chemistry

  • Program Committee, 13th Keio University International Symposia for Life Sciences and Medicine, Research and Development of Artificial Oxygen Carrier-Its Frontline-A Gateway to Diagnostic and Therapeutic Interventions

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受賞 【 表示 / 非表示

  • 大隈記念学術褒章(奨励賞)

    2011年10月  

共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 両面の界面物性が相違する単分子膜の構成と電子移動

    一般研究(C)

  • ヘム誘導体の分子集合と動的電子過程に関する研究

    一般研究(A)

  • 「空気電池」に組み込む酸素選択透過膜の新合成と次世代一次電池としての試験

    試験研究(B)

  • 微小循環系動力学解析による赤血球代替物の前臨床評価試験

    基盤研究(A)

  • 一段階多電子過程を経由する分子変換系の確立

    国際学術研究

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講演・口頭発表等 【 表示 / 非表示

  • Antibiotic-loaded nanosheets for the treatment of gastrointestinal tissue defects

    発表年月: 2010年09月

  • Antibiotic-loaded nanosheets for the treatment of gastrointestinal tissue defects

    発表年月: 2010年08月

  • 機能性ナノ粒子やナノフィルムを用いたナノ医療へのアプローチ

    発表年月: 2010年06月

  • 高分子超薄膜( ナノシート) の物性とナノ絆創膏としての医療展開

    発表年月: 2010年06月

  • ナノシートの物性と医療応用

    発表年月: 2010年06月

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特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 生体分子イメージング用ナノシートの構築

    2019年  

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    申請者は、機能性蛍光分子を固定したナノシートを用いて生体表面の温度やpHのレシオ型イメージングに成功した。本特定課題研究では、生体分子を蛍光イメージングとして捉えるために、フッ素系高分子インクでナノシート表面にパターンを印刷して自己展開する技術を確立した。また、アンモニアやドーパミンを電気化学的にセンシングする方針に変更して検討を行った。測定対象を呼気に含まれるアンモニアガスとしてPEDOT/PSS膜が吸着アンモニアガスを酸化する際の電流値の変化を測定すると共に、神経伝達物質であるドーパミンを対象としてドーパミンを鋳型に重合したPPy膜がドーパミンを選択的に酸化する際のシグナルの変化を測定している。

  • 脂質ライブラリー/マイクロ流路デバイスを用いたゲノム編集用ナノ粒子の開発

    2018年   李 天舒

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     リポソームは貪食細胞にエンドサイトーシスにて積極的に取り込まれる。報告者は、カチオン性アミノ酸型脂質のライブラリーを保有し、遺伝子やタンパク質の運搬体とした研究を推進してきた。その結果、脂質の構造(極性頭部、スペーサー長、アルキル鎖長、カウンターイオン)や、遺伝子やタンパク質との混合比や濃度によって、細胞への導入効率・遺伝子発現効率が異なることを示してきた。更には、細胞の種類によってもそれらの条件が異なることも示してきた。 ボン大学LIMESとの共同研究により、異なる構造のカチオン性アミノ酸型脂質からなるリポソームと免疫細胞との相互作用の分子機構を明らかにしてきた。その結果、ある特定の構造の脂質が特に自然免疫系の免疫細胞の賦活化ならびに獲得免疫系におけるアジュバント効果において、高い活性を示すことを初めて見出した。更に、あるカチオン性アミノ酸型脂質のアルキル鎖長が炭素数で2個異なるだけで、通常のエンドサイトーシス経路から膜融合の経路でリポソームが取り込まれることを見出した。膜融合は、標的細胞に対して、短時間に高効率でリポソームに担持させた薬物を細胞側に移行させることができる。 また、アニオン性アミノ酸型脂質リポソームにおいては、活性化された血小板との相互作用において、脂質の構造の相違がリポソームのζ電位の相違に繋がり、更に血小板凝集塊に取り込まれる効率が異なることも明らかにした。 この様な脂質構造と細胞における生理活性との相違をより高い効率でスクリーニングするために、混合脂質のエタノール溶液と担持させたい生体高分子を溶解させた水溶液とをマイクロ流路中で混合して、複合体ナノ粒子を構築し、限外ろ過によってエタノールやナノ粒子未担持の生体高分子を除去した後に、細胞との相互作用を評価する方法を検討している。

  • 微小環境イメージング用蛍光ナノシートの開発

    2018年   藤枝 俊宜

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    報告者は、ナノ粒子やナノシートに温度応答性の蛍光色素と標準用蛍光色素を利用したレシオ型ナノ温度計を開発し、細胞内エンドソームや筋組織の温度を蛍光顕微鏡で計測することに成功している。この場合、蛍光色素はナノシート内部に封入され温度以外の因子の影響は受けず、ナノシートは表面密着性が高いため高い時空間分解能にて表面温度を計測できた。そのデモンストレーションとして、カブトムシの飛翔筋組織に温度応答ナノシートと温度非感受性ナノシートを重ね合わせることによって、レシオ型な組織の温度イメージング像をリアルタイムに捉えることに成功した。また酸素応答性ポルフィリン誘導体を導入した薄膜型センサーをナノシート化した場合、酸素濃度の変化を感度良く捉えることもできている。この様に温度やガスのバイオイメージングでは、なるべく厚さが薄いナノシート程、時間分解能が高くなる。但し、感度を上げるためにはより広い領域で強度を稼ぐ必要があるために、空間分解能を下げざるを得なくなる。他方、pHの測定は、溶液中の濃度測定であるために、水溶性のポリアニオンに検出用蛍光物質を共有結合で固定し、ポリカチオンとの静電的なコンプレックスの形成(layer-by-layer 法)させた後熱架橋によって水中での安定化を確保することでpHセンサー部の構築に成功した。そのデモストレーションとしては昆虫の様な動物の組織のpH変化は時間軸が複雑であるために難易度が高い。そこで、植物に着目し植物の葉の組織にpH非感受性ナノシートと共に密着させて貼付し、高い塩化物イオンの水溶液に葉を曝すとシンポ―トによって塩化物イオンと共にプロトンを細胞内に取り込むことによって起こる、アポプラストpH変化をイメージング像として感度高く捉えることを示した。更に、膜厚はプロトン拡散に影響を及ぼすため薄膜化することで応答速度が速くなることを本研究で実証できた。

  • ナノシートのアジ化による可視化と分解挙動の解析

    2017年  

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    医用高分子の薄膜(ナノシート)は、創傷被覆用”ナノ絆創膏“として注目されている。本計画では、生分解性ナノシートの分解特性を、外見観察による形態や大きさの変化、顕微鏡観察による表面のラフネスの増大や膜厚の変化、構成分子量の低下などから解析した。37℃の生理食塩水中に自己支持状態で震盪させたところ、PDLLAナノシートでは3週間ごろからこより状になったが破断は見られず、7週間でも膜厚は変化しなかった。PLGA5050ナノシートでは膜表面が粗くなり日数と共に小さな孔が大きくなって4週間で破断につながった。酵素Proteinase K溶液による分解試験では、多孔質化と共にナノシートの膜厚の減少が認められ、その程度はPLGA>PDLLA>ポリカプロラクトンの順であった。

  • カチオン性リポソームの膜融合による生理活性高分子の細胞内送達システムの構築

    2017年   Tianshu Li

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    当研究室にて保有しているカチオン性アミノ酸型脂質ライブラリーを用いて、カチオン性アミノ酸型脂質リポソームを調製し、これをTHP-1細胞やマクロファージにアプライした。リポソームの粒子径やゼータ電位は殆ど相違しないにもかかわらず、脂質の分子構造が僅かに異なるだけで細胞との相互作用が大きく異なることが明らかとなった。主としてエンドサイトーシス機構で取り込まれるもの、膜融合機構で取り込まれるもの、殆ど細胞に取り込まれないものに分類された。膜融合機構で取り込まれるカチオン性リポソームはアニオン性のsiRNAやタンパク質など生理活性高分子を高い効率で運搬することが示唆され、従来にない生理活性高分子の細胞内運搬が見込まれる。

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現在担当している科目 【 表示 / 非表示

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社会貢献活動 【 表示 / 非表示

  • NHKジュニアスペシャル

    NHKジュニアスペシャル 

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    「ミクロの技術で夢をかなえよ」r早稲田大学理工学部と慶應義塾大学医学部との共同研究によって開発された人工血液の紹介

  • 東京MX-TV, ガリレオチャンネル

    東京MX-TV, ガリレオチャンネル 

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    人工心臓最前線−テクノロジーが救う身体−r人工血液の現状の紹介

  • 経済産業省 経済産業ジャーナルMETI

    経済産業省 経済産業ジャーナルMETI 

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    INNOVATION ARTIST 第10回 「高分子超薄膜技術のナノ絆創膏-ナノテクノロジーの医療材料への応用-」として紹介rMETI, 5・6, p30-31rhttp://www.meti.go.jp/publication/data/newmeti_j/meti_10_05_06/index.html

  • Highlighting JAPAN (政府広報誌)

    Highlighting JAPAN (政府広報誌) 

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    June 2010 Vol.4 No.2rp12-13rBreakthrough in Medical Sciencerhttp://www.gov-online.go.jp/eng/publicity/book/hlj/