生体機能材料工学特論

Advanced Study on Bio-FunctionalMaterials Science

998C106

82AMADM504

内藤　瑞

Mitsuru NAITO

2026年度後期

2026年度

②Second semester

火曜2限

Tuesday, 2nd period

先進工学研究科　マテリアル創成工学専攻

Department of Materials Science and Technology, Graduate School of Advanced Engineering

2.00単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

さまざまな材料が生体機能材料（バイオマテリアル）として、医療に関連する諸分野で利用され、これらは現代の医療を支える重要なものとなっている。これらの生体機能材料が開発されてきた歴史と現状を理解するとともに、これらの材料が生体と接触したときに起こる現象（たとえば、血栓形成や炎症、細胞接着）などにも視野を広げて理解できるようになる。さらに、このような生体反応を制御するための材料設計についてその方法論を議論できるようになる。
将来、医療機器・材料開発において、背景を理解した上で、新しい材料開発をすることのできる技術者の養成を目指す。

Various materials are used as biomaterials (biomaterials) in various fields related to medical care, and these are important to support modern medicine. In addition to understanding the history and current situation in which these biofunctional materials have been developed, it can also be understood by expanding their perspectives on phenomena (for example, thrombus formation, inflammation, cell adhesion) and the like occurring when these materials come into contact with the living body. Furthermore, we can discuss the methodology of materials design for controlling such biological reactions.
In the future, in medical device / material development, we aim to train researchers/ technicians who can develop new materials after understanding the background.

この科目はカリキュラムポリシーの「高度な専門性を要する研究開発能力を養うとともに、従来の材料工学の枠組みにとらわれない新しい視点を持ち、より精深な学識を修める」ために開講され、ディプロマポリシーの「高度な専門性を要する研究開発能力を養うために、材料工学分野で自ら課題を発見し解決する研究能力を修得する」ための一環として行われる。「生体機能材料」の基礎とその材料工学への応用を理解することを目的とする。　

This course is taught to develop the curriculum policy "to develop research and development abilities that require highly specialized skills and to have a new viewpoint that is not bound by the traditional framework of material engineering and to acquire more precise academic knowledge" and diploma policy " In order to cultivate research and development capabilities that require high level of expertise, students will acquire the research ability to discover and solve problems themselves in the material engineering field ". It aims to understand the foundation of "biofunctional materials" and its application to materials engineering.

生体機能材料に関する研究開発の歴史を理解するとともに、最新の研究・開発動向を把握できるようになる。次世代の医療を支える生体機能材料の開発に関する考えを持ち、その分野の動向を調査し、まとめることができるようになる。

In addition to understanding the history of R & D on biofunctional materials, we will be able to grasp the latest research and development trends. Having ideas on the development of biofunctional materials supporting the next generation medical care, we will be able to investigate and summarize trends in that field.

課題に対する作文　Essay／小テストの実施　Quiz type test／ディベート・ディスカッション　Debate/Discussion／グループワーク　Group work／プレゼンテーション　Presentation／反転授業　Flipped classroom／PBL (課題解決型学習)　Problem-based learning

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準備学習：講義配付資料、ならびにシラバスに記載されている分野について、参考書などを活用しながら調べ、要点をまとめること。
復習：講義内容と、参考書を参照しながら、十分復習すること。

Preliminary study: To examine the lecture distribution materials and fields described in the syllabus while using reference books and summarize the main points.
Review: Review the contents of the lecture and the reference book carefully enough.

課題、レポート、総合演習等の結果から総合的に評価する。

Evaluate comprehensively from the results of tasks, reports, general exercises, etc.

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

N

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

「バイオマテリアルサイエンス　第２版」（石原・山岡・大矢・中野：共著、東京化学同人）
「改訂　図解夢の薬剤DDS」（堀　了平監修、橋田充編、じほう）
「図解で学ぶDDS 第２版」　（高倉嘉信　編、じほう）
「Biomaterials Science] (Elsevier)
など


"Biomaterials Science 2nd ed." (Ishihara, Yamaoka, Ohya, Nakano, co-authored, Tokyo Kagaku Dojin)
"Revised Illustrated Dreams of DDS" (supervised and edited by R. Hori, Mitsuru Hashida, Jiho)
"DDS illustrated, 2nd ed." (Yoshinobu Takakura, eds., Jiho)
"Biomaterials Science" ( Elsevier)

全対面授業回の受講を原則とします。尚、成績評価点は「成績評価方法」に従います。
Attendance at all in-person classes is compulsory. Grades will be awarded in accordance with the 'Grading Policy'.

１　生体機能材料概論
講義概要の説明の後、生体機能材料の研究の流れ、歴史、ならびに現状に関し理解できる。（準備学習：講義資料を読み、講義内容の概略を理解する。復習：準備学習と講義内容、授業内演習課題から、講義内容を理解する。）［各1．5h］

２　生体臓器・組織の特長
生体組織、臓器の特徴と役割を理解する。これにより、生体機能材料が用いられる領域の特徴を考えることができる。（準備学習：講義資料を読み、講義内容の概略を理解する。復習：準備学習と講義内容、授業内演習課題から、講義内容を理解する。）［各1．5h］

３　生体反応１
血液の血栓形成について理解できる。（準備学習：講義資料を読み、講義内容の概略を理解する。復習：準備学習と講義内容、授業内演習課題から、講義内容を理解する。）［各1．5h］

４　生体−材料間相互作用の制御１
人工血管、人工心臓の現状と血液適合性、血液適合性獲得の方法論について材料界面設計の立場から理解できる。（準備学習：講義資料を読み、講義内容の概略を理解する。復習：準備学習と講義内容、授業内演習課題から、講義内容を理解する。）［各1．5h］

５　生体−材料間相互作用の制御２
細胞接着、細胞外マトリックスの役割、組織の構成、細胞とバイオマテリアル表面との相互作用についてわかるようになる。（準備学習：講義資料を読み、講義内容の概略を理解する。復習：準備学習と講義内容、授業内演習課題から、講義内容を理解する。）［各1．5h］

６　生体反応２
炎症反応、免疫反応などの組織反応を理解できる。（準備学習：講義資料を読み、講義内容の概略を理解する。復習：準備学習と講義内容、授業内演習課題から、講義内容を理解する。）［各1．5h］

７　生体−材料間相互作用の制御３
異物に対する免疫反応、補体系の活性化、移植材料由来の感染について理解できる。（準備学習：講義資料を読み、講義内容の概略を理解する。復習：準備学習と講義内容、授業内演習課題から、講義内容を理解する。）［各1．5h］

８　再生医療１
幹細胞を用いる再生医療、幹細胞培養器材について理解できる。（準備学習：講義資料を読み、講義内容の概略を理解する。復習：準備学習と講義内容、授業内演習課題から、講義内容を理解する。）［各1．5h］

９　再生医療２
線維性タンパク質を用いた組織工学の方法を理解できる。（準備学習：講義資料を読み、講義内容の概略を理解する。復習：準備学習と講義内容、授業内演習課題から、講義内容を理解する。）［各1．5h］

１０　再生医療３
組織の構造構築について理解できる。（準備学習：講義資料を読み、講義内容の概略を理解する。復習：準備学習と講義内容、授業内演習課題から、講義内容を理解する。）［各1．5h］

１１　神経系の再生
神経、視覚、聴覚の再生法を理解できる。（準備学習：講義資料を読み、講義内容の概略を理解する。復習：準備学習と講義内容、授業内演習課題から、講義内容を理解する。）［各1．5h］

１２　ドラッグデリバリーシステム１
DDS概論、予防、診断、治療のためのDDSがわかる。（準備学習：講義資料を読み、講義内容の概略を理解する。復習：準備学習と講義内容、授業内演習課題から、講義内容を理解する。）［各1．5h］

１３　ドラッグデリバリーシステム２
遺伝子導入における障壁、細胞内動態制御、遺伝子運搬体の設計論がわかる。（準備学習：講義資料を読み、講義内容の概略を理解する。復習：準備学習と講義内容、授業内演習課題から、講義内容を理解する。）［各1．5h］

１４　臨床応用とバイオマテリアル
インプラント、デバイスとして実用化する上で検討すべき問題について理解できる。（準備学習：講義資料を読み、講義内容の概略を理解する。復習：準備学習と講義内容、授業内演習課題から、講義内容を理解する。）［各1．5h］

１５　総合演習
授業内到達度評価及び解説により本講義の講義内容の修得状況の確認をする。

1 Introduction to biofunctional materials
Students can understand the flow, history, and current status of research on biofunctional materials. (Preparatory study: Read the lecture materials and understand the outline of the lecture content. Review: Understand the lecture content based on their preparatory study, the lecture content, and in-class exercises.) ［1.5h each]

2 Features of living organs / tissues Understand the characteristics and roles of living tissues and organs.
It is possible to consider the characteristics of the region in which the biofunctional material is used. (Preparatory study: Read the lecture materials and understand the outline of the lecture content. Review: Understand the lecture content based on their preparatory study, the lecture content, and in-class exercises.) ［1.5h each]

3 Biological reaction 1
Students can understand thrombus formation of blood. (Preparatory study: Read the lecture materials and understand the outline of the lecture content. Review: Understand the lecture content based on their preparatory study, the lecture content, and in-class exercises.) ［1.5h each]

4 Control of biological-material interaction 1
Understand current state of artificial blood vessel, artificial heart, blood compatibility, methodology of obtaining blood compatibility from the standpoint of material interface design. (Preparatory study: Read the lecture materials and understand the outline of the lecture content. Review: Understand the lecture content based on their preparatory study, the lecture content, and in-class exercises.) ［1.5h each]

5 Control of biological-material interaction 2
IUnderstand cell adhesion, role of extracellular matrix, organization of tissues, interaction between cells and biomaterials surface. (Preparatory study: Read the lecture materials and understand the outline of the lecture content. Review: Understand the lecture content based on their preparatory study, the lecture content, and in-class exercises.) ［1.5h each]

6 Biological response 2
Understand tissue reactions such as inflammatory reaction, immune reaction and so on. (Preparatory study: Read the lecture materials and understand the outline of the lecture content. Review: Understand the lecture content based on their preparatory study, the lecture content, and in-class exercises.) ［1.5h each]

7 Control of biological-material interaction 3
Understand immune response to foreign matter, activation of complement system, infection derived from transplantation materials. (Preparatory study: Read the lecture materials and understand the outline of the lecture content. Review: Understand the lecture content based on their preparatory study, the lecture content, and in-class exercises.) ［1.5h each]

8 Regenerative medicine 1
Understand regenerative medicine using stem cells and stem cell culturing equipment. (Preparatory study: Read the lecture materials and understand the outline of the lecture content. Review: Understand the lecture content based on their preparatory study, the lecture content, and in-class exercises.) ［1.5h each]

9 Regenerative medicine 2
Understand the method of tissue engineering using fibrous protein. (Preparatory study: Read the lecture materials and understand the outline of the lecture content. Review: Understand the lecture content based on their preparatory study, the lecture content, and in-class exercises.) ［1.5h each]

10 Regenerative medicine 3
Understand the structure construction of an organization. (Preparatory study: Read the lecture materials and understand the outline of the lecture content. Review: Understand the lecture content based on their preparatory study, the lecture content, and in-class exercises.) ［1.5h each]

11 Regenerative medicine 4
Understand the regeneration nerve, visual and auditory regeneration methods of the nervous system. (Preparatory study: Read the lecture materials and understand the outline of the lecture content. Review: Understand the lecture content based on their preparatory study, the lecture content, and in-class exercises.) ［1.5h each]

12 Drug Delivery System 1
DDS Introduction, DDS for prevention, diagnosis, treatment is understood. (Preparatory study: Read the lecture materials and understand the outline of the lecture content. Review: Understand the lecture content based on their preparatory study, the lecture content, and in-class exercises.) ［1.5h each]

13 Drug Delivery System 2
Barriers in gene introduction, intracellular kinetics control, design of gene carriers can be understood. (Preparatory study: Read the lecture materials and understand the outline of the lecture content. Review: Understand the lecture content based on their preparatory study, the lecture content, and in-class exercises.) ［1.5h each]

14 Clinical application and biomaterials
Understand the issues to consider in practical application as implants and devices. (Preparatory study: Read the lecture materials and understand the outline of the lecture content. Review: Understand the lecture content based on their preparatory study, the lecture content, and in-class exercises.) ［1.5h each]

15 Comprehensive Exercise: Confirm the mastery of the lecture content of this lecture through in-class achievement evaluation and explanation.

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