2024/03/25 更新

写真a

サワダ ヤスユキ
澤田 康之
SAWADA Yasuyuki
所属
未来社会創造機構 マテリアルイノベーション研究所 企画戦略室 准教授
大学院担当
大学院工学研究科
職名
准教授

学位 1

  1. 博士(医学) ( 2012年10月   名古屋大学 ) 

研究キーワード 1

  1. 生物物理

研究分野 1

  1. ライフサイエンス / 生物物理学

経歴 5

  1. 名古屋大学   未来社会創造機構   准教授

    2022年4月 - 現在

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    国名:日本国

  2. 名古屋大学   未来社会創造機構   特任准教授

    2020年10月 - 2022年3月

  3. 名古屋経済大学   人間生活科学部管理栄養学科   准教授

    2017年4月 - 2020年9月

  4. 名古屋大学   医学系研究科   特任助教

    2013年4月 - 2017年3月

  5. 名古屋大学   医学系研究科   研究員

    2010年4月 - 2013年3月

学歴 3

  1. 名古屋大学   医学系研究科   細胞情報医学専攻

    2006年4月 - 2010年3月

  2. 名古屋大学   医学系研究科   医科学専攻

    2004年4月 - 2006年3月

  3. 早稲田大学   理工学部   物質開発工学科

    2000年4月 - 2004年3月

所属学協会 1

  1. 日本生物物理学会

    2005年4月 - 現在

 

論文 18

  1. A novel force transduction pathway from a tension sensor to the gate in the mechano-gating of MscL channel 査読有り

    Sawada, Y; Nomura, T; Martinac, B; Sokabe, M

    FRONTIERS IN CHEMISTRY   11 巻   頁: 1175443   2023年6月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   出版者・発行元:Frontiers in Chemistry  

    The bacterial mechanosensitive channel of large conductance MscL is activated exclusively by increased tension in the membrane bilayer. Despite many proposed models for MscL opening, its precise mechano-gating mechanism, particularly how the received force at the tension sensor transmits to the gate remains incomplete. Previous studies have shown that along with amphipathic N-terminus located near the cytoplasmic surface of the membrane, Phe78 residue near the outer surface also acts as a “tension sensor,” while Gly22 is a central constituent of the “hydrophobic gate.” Present study focused on elucidating the force transmission mechanism from the sensor Phe78 in the outer transmembrane helix (TM2) to the gate in the inner transmembrane helix (TM1) of MscL by applying the patch clamp and molecular dynamics (MD) simulations to the wild type MscL channel and its single mutants at the sensor (F78N), the gate (G22N) and their combination (G22N/F78N) double mutant. F78N MscL resulted in a severe loss-of-function, while G22N MscL caused a gain-of-function channel exhibiting spontaneous openings at the resting membrane tension. We initially speculated that the spontaneous opening in G22N mutant might occur without tension acting on Phe78 residue. To test this hypothesis, we examined the (G22N/F78N) double mutant, which unexpectedly exhibited neither spontaneous activity nor activity by a relatively high membrane tension. To understand the underlying mechanism, we conducted MD simulations and analyzed the force transduction pathway. Results showed that the mutation at the tension sensor (F78N) in TM2 caused decreased interaction of this residue not only with lipids, but also with a group of amino acids (Ile32-Leu36-Ile40) in the neighboring TM1 helix, which resulted in an inefficient force transmission to the gate-constituting amino acids on TM1. This change also induced a slight tilting of TM1 towards the membrane plane and decreased the size of the channel pore at the gate, which seems to be the major mechanism for the inhibition of spontaneous opening of the double mutant channel. More importantly, the newly identified interaction between the TM2 (Phe78) and adjacent TM1 (Ile32-Leu36-Ile40) helices seems to be an essential force transmitting mechanism for the stretch-dependent activation of MscL given that substitution of any one of these four amino acids with Asn resulted in severe loss-of-function MscL as reported in our previous work.

    DOI: 10.3389/fchem.2023.1175443

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  2. Biophysical Mechanisms of Membrane-Thickness-Dependent MscL Gating: An All-Atom Molecular Dynamics Study 査読有り 国際誌

    Katsuta, H; Sawada, Y; Sokabe, M

    LANGMUIR   35 巻 ( 23 ) 頁: 7432 - 7442   2019年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Langmuir  

    The bacterial mechanosensitive channel, MscL, is activated by membrane tension, acting as a safety valve to prevent cell lysis against hypotonic challenge. It has been established that its activation threshold decreases with membrane thickness, while the underlying mechanism remains to be solved. We performed all-atom molecular dynamics (MD) simulations for the initial opening process of MscL embedded in four different types of lipid bilayers with different thicknesses: 1,2-dilauroyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DLPC)), 1,2-dimyristoyl-glycero-3-phosphorylcholine (DMPC), 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DPPC), and 1,2-distearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DSPC). In response to membrane stretching, channel opening occurred only in the thinner membranes (DLPC and DMPC) in a thickness-dependent way. We found that the MscL opening was governed by the rate and degree of membrane thinning and that the channel opening was tightly associated with the tilting of transmembrane (TM) helices of MscL toward the membrane plane. Upon membrane stretching, the order parameter of acyl chains of thinner membranes (DLPC and DMPC) became smaller, whereas other thicker membranes (DPPC and DSPC) showed interdigitation with little changes in the order parameter. The decreased order parameter contributed much more to membrane thinning than did interdigitation. We conclude that the membrane-thickness-dependent MscL opening mainly arises from structural changes in MscL to match the altered membrane thickness by stretching.

    DOI: 10.1021/acs.langmuir.8b02074

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  3. Molecular dynamics study on protein–water interplay in the mechanogating of the bacterial mechanosensitive channel MscL 査読有り

    Yasuyuki Sawada and Masahiro Sokabe

    European Biophysics Journal   ( 44 ) 頁: 531 - 543   2015年8月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  4. Regulated Phase Separation in Al-Ti-Cu-Co Alloys through Spark Plasma Sintering Process 査読有り

    Lee, SL; Chokradjaroen, C; Sawada, Y; Yoon, S; Saito, N

    MATERIALS   17 巻 ( 2 )   2024年1月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Materials  

    With the goal of developing lightweight Al-Ti-containing multicomponent alloys with excellent mechanical strength, an Al–Ti–Cu–Co alloy with a phase-separated microstructure was prepared. The granulometry of metal particles was reduced using planetary ball milling. The particle size of the metal powders decreased as the ball milling time increased from 5, 7, to 15 h (i.e., 6.6 ± 6.4, 5.1 ± 4.3, and 3.2 ± 2.1 μm, respectively). The reduction in particle size and the dispersion of metal powders promoted enhanced diffusion during the spark plasma sintering process. This led to the micro-phase separation of the (Cu, Co)2AlTi (L21) phase, and the formation of a Cu-rich phase with embedded nanoscale Ti-rich (B2) precipitates. The Al–Ti–Cu–Co alloys prepared using powder metallurgy through the spark plasma sintering exhibited different hardnesses of 684, 710, and 791 HV, respectively, while maintaining a relatively low density of 5.8–5.9 g/cm3 (<6 g/cm3). The mechanical properties were improved due to a decrease in particle size achieved through increased ball milling time, leading to a finer grain size. The L21 phase, consisting of (Cu, Co)2AlTi, is the site of basic hardness performance, and the Cu-rich phase is the mechanical buffer layer between the L21 and B2 phases. The finer network structure of the Cu-rich phase also suppresses brittle fracture.

    DOI: 10.3390/ma17020304

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  5. Correlation function of specific capacity and electrical conductivity on carbon materials by multivariate analysis 査読有り

    Moon, J; Yun, H; Ukai, J; Chokradjaroen, C; Thiangtham, S; Hashimoto, T; Kim, K; Sawada, Y; Saito, N

    CARBON   215 巻   2023年11月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Carbon  

    An attention to a Li ion battery for electric vehicles has been attracted, but there are two huge problems: a short mileage and slow charging speed. Therefore, it is required to improve the specific capacity and electrical conductivity of the carbon material used for an anode and a conductive agent. To solve these problems, this study organized correlation analysis with descriptor vectors by collecting experimental properties including capacity and conductivity from 21 various types of carbon materials. Focusing on the flux of Li ion, it was found that the capacity was dependent on the intercalation of Li ions, which lead to propose the correlation equation based on the Hill equation. Furthermore, the intercalation occurred at the edge of basal plane lead an increase of the width of the gap between two graphene layers, followed by a diffusion through the basal plane, finally the expanded gap recovered its original width. Also, it was found that the variables which are sensitive to the conductivity are largely dependent on the defects and especially the number of graphene layers around the surface, which proposed a correlation equation that can predict the capacity and conductivity. To validate these functions, we checked the effectiveness of it with both experimental data from 27 previous studies and statistical method. As a result, it was confirmed enough to predict them. Finally, a candidate structure for improving the battery performance was proposed, thus our study aims to guide the exploration of electrode materials for LIBs.

    DOI: 10.1016/j.carbon.2023.118479

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  6. Highly durable graphene-encapsulated platinum-based electrocatalyst for oxygen reduction reactions synthesized by solution plasma process 査読有り

    Park, JH; Kim, K; Wang, XY; Huda, M; Sawada, Y; Matsuo, Y; Saito, N; Kawasumi, M

    JOURNAL OF POWER SOURCES   580 巻   2023年10月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Journal of Power Sources  

    Though expensive platinum (Pt) is used as catalyst for oxygen reduction reaction (ORR) in polymer electrolyte fuel cells (PEFCs), insufficient durability remains as a bottleneck for commercialization of PEFCs. Improving both catalytic performance and durability by graphene encapsulation is an attractive strategy to solve this problem. In this study, graphene-encapsulated PtFe core-shell catalyst is synthesized with dimethyl formamide (DMF) and a pair of Pt and Fe electrodes without using any metal salts by utilizing the solution plasma (SP) process. TEM and EELS results show synthesized PtFe nanoparticles are encapsulated with close to single-layered highly crystallized graphene. Although commercial Pt/C showed significant performance degradation (ECSA −33%, MA −68%) after 50,000 cycles of accelerated durability test (ADT), PtFe core-shell catalyst shows remarkably improved durability (ECSA −13%, MA −19%) while graphene shell clearly remains. The improved durability is more prominent in the single cell test, the decrease in maximum power density after 6000 cycles of ADT was significantly lower as −1.2%, compared to that of Pt/C (−52.1%). This study introduces a novel and attractive catalyst synthesis process by the SP method followed by heat treatments and suggests graphene encapsulation can improve long-term durability of catalyst while maintaining ORR activity.

    DOI: 10.1016/j.jpowsour.2023.233419

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  7. Preparation of lightweight, high hardness multi-component systems induced by partial oxidation and hard intermetallic phase formation 査読有り

    Lee, SL; Chokradjaroen, C; Sawada, Y; Saito, N

    JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH   38 巻 ( 18 ) 頁: 4235 - 4246   2023年9月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Journal of Materials Research  

    The ternary Mg–Al–Ti and quaternary Mg–Al–Ti–Cu systems were prepared by mechanical alloying in oxygen-lean atmosphere followed by spark plasma sintering. The ternary Mg–Al–Ti and quaternary Mg–Al–Ti–Cu systems which were sintered at 750 °C after 16 h milling showed the highest hardness of 509 and 947 HV with low densities of 2.9 and 3.9 g/cm3, respectively. The decrease in particle size and uniform dispersion of elements through optimization of the MA process induced the formation of uniform composite microstructure after SPS. Moreover, the addition of the fourth element, Cu, showed a significant impact on the improvement in hardness. This result was explained from the perspective of the microstructure and the electronic nature of elements. Our results provide a facile method for synthesizing oxide/metal composites from elemental powders without a separate oxidation process. Graphical abstract: [Figure not available: see fulltext.]

    DOI: 10.1557/s43578-023-01137-z

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  8. The Liquid-Mediated Synthesis and Performance Evaluation of Li-Zr-F Composite for Ion-Conduction 招待有り 査読有り

    Journal of Energy and Power Technology     2023年2月

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    記述言語:英語  

  9. Effect on percolation threshold of catalytic layer: Pt/N-Doped graphene shell onto SWCNT for ORR electrode

    Dechojarassri, D; Wang, XY; Chae, S; Sawada, Y; Hashimoto, T; Saito, N

    FUEL CELLS   23 巻 ( 1 ) 頁: 4 - 14   2023年2月

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    出版者・発行元:Fuel Cells  

    A high-rate oxygen reduction reaction (ORR) is necessary for polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC). In this work, by using a solution plasma technique, Pt catalytic particles coated with N-doped graphene (Pt-NG) were effectively produced at 25°C. According to transmission electron microscope images, the average diameter of Pt particles was 4 nm, while the graphene layer thickness was less than 1 nm. A catalytic layer of Pt-NG supported on single-walled carbon nanotubes (Pt-NG/SWCNT) was synthesized. Cyclic voltammetry was used to assess the ORR characteristics of Pt-NG/SWCNT catalytic layers. Only at a density of SWCNT to solvent ratio of 0.75 mg ml−1 were the ORR peaks clearly visible. Because of the high resistivity of SWCNT layers, the ORR peaks in other ranges, 0.4 mg ml−1 to 2.0 mg ml−1, were not clearly observed. The effect of SWCNT concentration on conductivity was proven to follow the basic concept of the percolation threshold.

    DOI: 10.1002/fuce.202200020

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  10. Plasma-Solution Junction for the Formation of Carbon Material

    Niu, JQ; Chokradjaroen, C; Sawada, Y; Wang, XY; Saito, N

    COATINGS   12 巻 ( 11 )   2022年11月

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    出版者・発行元:Coatings  

    The solution plasma process (SPP) can provide a low-temperature reaction field, leading to an effective synthesis of N-doped graphene with a high N content and well-structured planar structure. However, the interactions at the plasma–solution interface have not been well understood; therefore, it needs to be urgently explored to achieve the modulation of the SPP. Here, to address the knowledge gap, we experimentally determined the physical parameters of the spital distribution in the plasma phase, plasma–gas phase, and gas–liquid phase of the SPP by the Langmuir probe system with modification. Based on the assumption that plasma can act similarly to semiconductors with the Fermi level above the vacuum level, an energy band diagram of the plasma–solution junction could be proposed for the first time. It was observed that the Fermi level of the organic molecule could determine the magnitude of electron temperature in plasma, i.e., benzene produced the highest electron temperature, followed by phenol, toluene, and aniline. Finally, we found that the electron temperature at the interface could induce quenching, leading to the formation of multilayer large-size-domain carbon products. It provided significant evidence for achieving nonequilibrium plasma modulation of carbon nanomaterial synthesis.

    DOI: 10.3390/coatings12111607

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  11. ソリューションプラズマを用いた電池電極材料の開発とその電気化学特性 招待有り 査読有り

    化学工業     2022年1月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語  

  12. ソリューションプラズマによる電池材料の開発 招待有り 査読有り

    日本材料科学会誌     2021年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語  

  13. Corynebacterium glutamicum mechanosensitive channels: towards unpuzzling "glutamate efflux" for amino acid production.

    Nakayama Y, Hashimoto KI, Sawada Y, Sokabe M, Kawasaki H, Martinac B

    Biophysical reviews   10 巻 ( 5 ) 頁: 1359 - 1369   2018年10月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Biophysical Reviews  

    Corynebacterium glutamicum has been utilized for industrial amino acid production, especially for monosodium glutamate (MSG), the food-additive for the “UMAMI” category of taste sensation, which is one of the five human basic tastes. Glutamate export from these cells is facilitated by the opening of mechanosensitive channels in the cell membrane within the bacterial cell envelope following specific treatments, such as biotin limitation, addition of Tween 40 or penicillin. A long-unsolved puzzle still remains how and why C. glutamicum mechanosensitive channels are activated by these treatments to export glutamate. Unlike mechanosensitive channels in other bacteria, these channels are not simply osmotic safety valves that prevent these bacteria from bursting upon a hypo-osmotic shock. They also function as metabolic valves to continuously release glutamate as components of a pump-and-leak mechanism regulating the cellular turgor pressure. Recent studies have demonstrated that the opening of the mechanosensitive channel, MscCG, mainly facilitates the efflux of glutamate and not of other amino acids and that the “force-from-lipids” gating mechanism of channels also applies to the MscCG channel. The bacterial types of mechanosensitive channels are found in cell-walled organisms from bacteria to land plants, where their physiological functions have been specialized beyond their basic function in bacterial osmoregulation. In the case of the C. glutamicum MscCG channels, they have evolved to function as specialized glutamate exporters.

    DOI: 10.1007/s12551-018-0452-1

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    PubMed

  14. Molecular Dynamics Study for Exploring the Force Transmission Pathway in the Bacterial Mechanosensitive Channel MscL

    Sawada, Y; Nomura, T; Sokabe, M

    BIOPHYSICAL JOURNAL   114 巻 ( 3 ) 頁: 111A - 111A   2018年2月

  15. Molecular Dynamics Analysis on the Force Transmission Pathway via Inter-Subunit Pathway for Mechano-Gating of Bacterial Mechanosensitive Channel MscL 査読有り 国際誌

    Sawada, Y; Nomura, T; Sokabe, M

    BIOPHYSICAL JOURNAL   112 巻 ( 3 ) 頁: 533A - 533A   2017年2月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(研究会,シンポジウム資料等)  

    DOI: 10.1016/j.bpj.2016.11.2882

    Web of Science

  16. 細胞はメカノストレスをどのように感知するのか? 招待有り 査読有り

    日本低温生物工学会誌     2012年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語  

  17. 機械受容チャネルの一分子メカノバイオフィジックス 招待有り 査読有り

    日本生理学会誌     2012年

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    記述言語:日本語  

  18. 構造生物学が解き明かす機械受容チャネルの作動様式 招待有り 査読有り

    血管医学     2010年11月

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    記述言語:日本語  

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講演・口頭発表等 1

  1. 全固体フッ化物電池の開発とその評価技術の標準化 招待有り

    澤田康之

    知の拠点あいち重点研究プロジェクトⅣ期 公開セミナー  2023年3月16日  公益財団法人科学技術交流財団

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    開催年月日: 2023年3月

    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

    開催地:知の拠点あいち  

共同研究・競争的資金等の研究課題 1

  1. 全固体フッ化物電池の開発とその評価技術の標準化

    研究課題番号:S8  2022年8月 - 2025年3月

    知の拠点あいち重点研究プロジェクトⅣ期  災害対策・自然利用・複合分野

    澤田康之

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:98000000円

科研費 2

  1. 機械刺激および両親媒性物質による機械受容チャネルのゲーティング機構の解明

    研究課題/研究課題番号:22K06847  2022年4月 - 2025年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    野村 健, 澤田 康之

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    担当区分:研究分担者 

    あらゆる細胞は外界からの機械刺激を感じて応答するが、細胞の機械刺激を感知する分子実体の代表格として機械受容(MS: mechanosensitive)チャネルが知られている。大腸菌にはMscSとMscLと呼ばれるMSチャネルが発現しており、真水などの低張な環境に晒されて菌体が膨張すると活性化閾値の低いMscSから順に開口して水やイオンなどを放出することで細胞の破裂死を防いでいる。しかし、MSチャネルの開閉機構についての詳細は依然として謎が多い。本研究は、機械刺激およびMSチャネルの活性化剤であるクロルプロマジンを用い、その局在による膜張力をどのようにMscLが感知しチャネルを開口へと導くのか、その分子機構を解明することが目的である。
    本研究では、野生型および突然変異型MscLを用い、MscLの活性化剤であり、両親媒性物質でもあるクロルプロマジン(CPZ)を細胞膜の内外葉に不均等に分布させた場合、それがどのように膜張力の増加に繋がり、2つのメカノセンサー(F7およびF78)の感度を高めチャネルを開口へと導くのか、その分子メカニズムを解明することを目的とする。具体的には、チャネルが開きにくい機能喪失型突然変異体(LOF: loss-of-function mutant)であるF7CおよびF78Hを用いて、細胞膜の内外葉および両葉側からCPZを投与した場合の機械刺激に対する応答をパッチクランプ法を用いて評価する。また、分子動力学シミュレーションを用いた解析結果と電気生理学的実験で得られた結果を比較・照合しMscLのゲーティング機構のモデル構築を目指す。
    今年度は、F7CおよびF10Cの突然変異体を作成し、パッチクランプ法を用いて機械刺激感受性の評価を行った。しかし、両突然変異体において、チャネル電流を観察することができなかった。現在、他のアミノ酸に置換した突然変異体を作成中であり、今年度中にはin vivo(低浸透圧ショック実験)およびin vitro(パッチクランプ法)での評価を実施する予定である。
    今回作成したF7CおよびF10C MscL突然変異体は、チャネルのゲート付近に位置しており、システイン残基同士でジスルフィド結合を形成している可能性が考えられるため、チャネル電流を観察することができなかった。新たにF7およびF10を他のアミノ酸に置換した突然変異体を作成する必要性が生じたことが研究の進捗を遅らせた一因と考えられる。
    次年度は今年度と同様に、F7またはF10 MscL突然変異体を作成し、in vivo(低浸透圧ショック実験)およびin vitro(パッチクランプ法)における機械刺激感受性の評価を行う。また、MscLチャネルの活性化剤であるクロルプロマジンを用いて、細胞膜の外葉に存在するF78および細胞膜の内葉に存在するF7、F10の機能的役割を検証する。

  2. 食形態決定のための居宅用流動性測定器の開発と誤嚥性肺炎予防プログラムの構築

    研究課題/研究課題番号:21K11094  2021年4月 - 2024年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    宇田川 孝子, 山中 崇, 福井 郁子, 高橋 徹, 澤田 康之, 福田 久子, 海老名 慧

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    担当区分:研究分担者 

    高齢者の肺炎の7割以上が誤嚥性肺炎であり(Teramoto)、現状のままでは誤嚥性肺炎による死亡者は、更に増加すると予測されている(都健康安全研究センター)。また医療計画の見直しが必要な疾患とされ、予防が急務である。これまで誤嚥性肺炎の予防として、様々な増粘液状食品が開発されてきた。しかし、それら増粘液状食品における従来の物性測定機器では、流動性、分離性の情報が乏しく、最適な食形態の確立は困難である。本研究では、実際の消化管環境での物性の詳細が測定可能な流動性測定器を開発して誤嚥と流動性、分離性との関係を示す。その上で誤嚥性肺炎の予防に最適な食形態の確立を目指した予防プログラムの提案を目指す。

 

担当経験のある科目 (本学以外) 9

  1. 生化学実験I

    2018年4月 - 2020年9月 名古屋経済大学)

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    科目区分:学部専門科目 

  2. 運動生理学

    2017年4月 - 2021年3月 名古屋経済大学)

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    科目区分:学部専門科目 

  3. 生物学

    2017年4月 - 2020年9月 名古屋経済大学)

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    科目区分:学部教養科目 

  4. 栄養生理学研究

    2017年4月 - 2020年9月 名古屋経済大学)

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    科目区分:大学院専門科目 

  5. 解剖生理学実習

    2017年4月 - 2020年9月 名古屋経済大学)

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    科目区分:学部専門科目 

  6. 運動指導実習

    2017年4月 - 2020年9月 名古屋経済大学)

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    科目区分:学部専門科目 

  7. 化学

    2017年4月 - 2020年9月 名古屋経済大学)

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    科目区分:学部教養科目 

  8. 生物学

    2016年4月 - 2017年3月 大垣女子短期大学)

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    科目区分:学部教養科目 

  9. 生理学

    2014年4月 - 2017年3月 大垣女子短期大学)

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    科目区分:学部専門科目  国名:日本国

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メディア報道 1

  1. 【知事会見】「知の拠点あいち重点研究プロジェクトIV期」で実施する27件の研究テーマを決定しました! インターネットメディア

    https://www.pref.aichi.jp/press-release/juten4kettei.html  2022年7月