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頁 |
第1章 総論 |
| 1.1 ナノテクノロジーとは |
1 |
| 1.2 国内外におけるバイオテクノロジー政策とナノテクノロジー |
3 |
| 1.3 ナノテクノロジーにおける国内の政策について |
5 |
| 1.3.1 文部科学省のナノテクノロジーに関連する科学技術政策 |
6 |
| 1.3.2 経済産業省のナノテクノロジーに関連する科学技術政策 |
8 |
| 1.3.3 厚生労働省のナノテクノロジーに関連する科学技術政策 |
9 |
| 1.3.4 総務省のナノテクノロジーに関連する科学技術政策 |
10 |
| 1.3.5 農林水産省のナノテクノロジーに関連する科学技術政策 |
11 |
| 1.4 各分野におけるナノテクノロジーに関連する主要研究テーマ |
12 |
| 1.5 ナノテクノロジーへの取り組み(国内企業) |
13 |
第2章 ナノバイオテクノロジーの市場動向 |
| 2.1 わが国におけるナノバイオテクノロジー産業 |
16 |
| 2.1.1 ナノバイオテクノロジー産業のカテゴリー |
16 |
| 2.1.2 ナノバイオテクノロジー基幹技術 |
16 |
| 2.2 ナノバイオテクノロジー各分野における国内外の市場 |
21 |
| 2.2.1 バイオマテリアル関連市場の動向 |
25 |
| 2.2.2 DDS関連市場の動向 |
25 |
| 2.2.3 研究支援分野および医療分野関連市場の動向 |
26 |
| 2.2.4 検査・診断薬関連市場の動向 |
28 |
第3章 バイオマテリアルおよび機能性超分子の最新動向 |
| 3.1 生体高分子(天然高分子) |
31 |
| 3.1.1 はじめに |
31 |
| 3.1.2 生体高分子の種類と特性 |
31 |
| 3.1.3 生体高分子の製造方法 |
55 |
| 3.1.4 生体高分子の応用分野 |
72 |
| 3.1.5 生体高分子の課題と将来展望 |
90 |
| 3.2 合成高分子 |
93 |
| 3.2.1 はじめに |
93 |
| 3.2.2 合成高分子の種類と特性 |
94 |
| 3.2.3 合成高分子の製造方法 |
113 |
| 3.2.4 合成高分子の応用分野 |
123 |
| 3.2.5 合成高分子の課題と今後の展望 |
133 |
| 3.3 無機材料 |
135 |
| 3.3.1 はじめに |
135 |
| 3.3.2 バイオマテリアルとしての無機材料の種類と用途 |
137 |
| 3.3.3 カーボンナノ材料の製造方法 |
149 |
| 3.3.4 カーボンナノ材料の特徴と特性 |
150 |
| 3.3.5 カーボンナノ材料の応用分野 |
152 |
| 3.3.6 企業および研究機関の取り組み |
154 |
| 3.3.7 カーボンナノ材料の課題と将来展望 |
155 |
| 3.3.8 金属材料の製造方法 |
156 |
| 3.3.9 金属材料の応用分野 |
164 |
| 3.3.10 金属材料の課題と将来展望 |
166 |
| 3.3.11 バイオセラミックス材料の製造方法 |
167 |
| 3.3.12 バイオセラミックス材料の応用分野 |
173 |
| 3.3.13 バイオセラミックス材料の課題と将来展望 |
177 |
| 3.4 有機−無機ハイブリッドバイオマテリアル |
180 |
| 3.4.1 はじめに |
180 |
| 3.4.2 有機−無機ハイブリッド材料の種類と用途 |
180 |
| 3.4.3 有機−無機ハイブリッド材料の製造方法 |
190 |
| 3.4.4 有機−無機ハイブリッド材料の特徴と特性 |
195 |
| 3.4.5 有機−無機ハイブリッド材料の応用分野 |
197 |
| 3.4.6 有機−無機ハイブリッド材料の課題と将来展望 |
207 |
| 3.5 超分子バイオコンジュゲート材料 |
209 |
| 3.5.1 はじめに |
209 |
| 3.5.2 超分子の種類 |
209 |
| 3.5.3 バイオコンジュゲート材料の製造方法 |
211 |
| 3.5.4 バイオコンジュゲート材料の特徴と特性 |
215 |
| 3.5.5 バイオコンジュゲート材料の応用分野 |
219 |
| 3.5.6 バイオコンジュゲート材料の課題と将来展望 |
224 |
| 3.6 量子ドット |
225 |
| 3.6.1 はじめに |
225 |
| 3.6.2 量子ドットの特徴と特性 |
225 |
| 3.6.3 量子ドットの作製方法 |
227 |
| 3.6.4 量子ドットの応用分野 |
231 |
| 3.6.5 量子ドットの課題と将来展望 |
232 |
| 3.7 バイオマテリアルに関連する国内特許 |
234 |
| 3.7.1 DNAを利用したバイオマテリアル関連特許 |
235 |
| 3.7.2 リポソームを利用したバイオマテリアル関連特許 |
236 |
| 3.7.3 糖類を利用したバイオマテリアル関連特許 |
238 |
| 3.7.4 合成高分子(刺激応答性)関連特許 |
240 |
| 3.7.5 合成高分子(pH応答性)関連特許 |
242 |
| 3.7.6 合成高分子(感温性、熱応答性)関連特許 |
243 |
| 3.7.7 合成高分子(その他機能)関連特許 |
245 |
| 3.7.8 無機材料を利用したバイオマテリアル関連特許 |
246 |
| 3.7.9 その他バイオマテリアル関連特許 |
248 |
第4章 再生医療で利用されるナノテクノロジーの最新動向 |
| 4.1 再生医療の現状と倫理 |
251 |
| 4.2 生分解性高分子ハイブリッド材料の開発と再生医療への応用 |
252 |
| 4.2.1 氷粒子による高分子足場材料の製造法 |
253 |
| 4.2.2 生分解性高分子ハイブリッドスポンジの製造法 |
253 |
| 4.3 骨の再生医療 |
256 |
| 4.3.1 骨髄細胞−セラミックス多孔体ハイブリッドを用いた骨再生 |
257 |
| 4.3.2 有機−無機ハイブリッド素材を用いた骨再生 |
258 |
| 4.3.3 金属素材を用いる骨再生 |
260 |
| 4.4 皮膚および神経の再生医療 |
261 |
| 4.4.1 アルギン酸人工細胞外マトリックス |
261 |
| 4.4.2 抗菌剤を放出するインテリジェント材料 |
264 |
| 4.5 靭帯・腱の再生医療 |
265 |
| 4.5.1 膝前十字靭帯の再生 |
265 |
| 4.5.2 再生医工学による靭帯・腱の再生 |
267 |
| 4.5.3 靭帯・腱再生の研究例 |
268 |
| 4.6 幹細胞を利用する再生医療 |
268 |
| 4.6.1 成体幹細胞を利用する再生医療 |
268 |
| 4.6.2 胚性幹(ES)細胞を利用する再生医療 |
269 |
| 4.7 細胞シート工学と再生医療 |
271 |
| 4.7.1 温度応答性培養皿と細胞シート工学 |
271 |
| 4.7.2 細胞シート工学を用いた重層培養 |
272 |
| 4.8 抹消血管の再生 |
274 |
| 4.9 細胞の分化・増殖を促進するための材料 |
276 |
| 4.10 3次元スキャホールド |
276 |
| 4.11 細胞増殖因子とドラッグデリバリーシステム(DDS) |
278 |
| 4.12 再生医療における企業・および研究機関の取り組み |
280 |
| 4.12.1 組織工学技術を用いた骨・軟骨再生に関する研究 (名古屋大学大学院) |
280 |
| 4.12.2 ハイブリッド型人工血管の作製(横浜市立大学) |
280 |
| 4.12.3 血管新生と血管保護療法の開発に関する研究(東京大学) |
280 |
| 4.12.4 細胞組織工学を応用した培養皮膚の開発に関する研究(北里大学) |
281 |
| 4.12.5 Stem cellを用いた人工皮膚の再構築に関する研究(国立国際医療センター) |
281 |
| 4.12.6 骨髄細胞を用いた形質転換心筋細胞の開発に関する研究(慶應義塾大学) |
281 |
| 4.12.7 造血幹細胞の体内増幅/体外増幅のための増殖分化制御システムの開発と応用(自治医科大学) |
281 |
| 4.12.8 細胞・組織加工医薬品・医療用具の品質等の確保に関する研究(国立医薬品衛生研究所) |
282 |
| 4.12.9 神経幹細胞を用いた神経変性疾患の治療に関する研究(国立精神・神経センター神経研究所) |
282 |
| 4.12.10 自家培養皮膚・コラーゲンマトリックスの開発(メニコン) |
282 |
| 4.12.11 モジュール化によるタンパク階層構造の構築 |
283 |
| 4.12.12 ヒトES細胞を用いた細胞治療法の開発(京都大学) |
284 |
| 4.12.13 機能性高分子ゲルの人工関節への応用(北海道大学) |
284 |
| 4.12.14 タンパク質徐放体、人工骨及び組織工学スキャフォールド(産業技術総合研究所、早稲田大学) |
285 |
| 4.12.15 モジュール化人工骨(物質・材料研究機構、科学技術振興事業団、タマチ工業、エスコム) |
285 |
| 4.12.16 骨欠損部に埋込補填材オスフェリオン(オリンパスバイオマテリアル) |
286 |
| 4.12.17 生体由来タンパク質(ゲル)による人工筋肉(北海道大学) |
286 |
| 4.13 再生医療の課題と将来展望 |
286 |
| 4.14 再生医療に関連する国内特許 |
287 |
| 4.14.1 再生医療における細胞の移植や処理技術関連特許 |
289 |
| 4.14.2 歯・骨再生の足場の関連特許 |
290 |
| 4.14.3 人工血管・神経の形成の関連特許 |
290 |
| 4.14.4 組織再生方法の技術の関連特許 |
293 |
第5章 ドラッグ・デリバリー・システム(DDS)で利用されるナノテクノロジー |
| 5.1 ナノテクノロジーを背景としたDDS手法 |
294 |
| 5.1.1 放出制御型DDS(コントロールドリリース)と生体高分子 |
296 |
| 5.1.2 生体膜透過促進および薬物吸収改善型DDS |
302 |
| 5.1.3 標的指向型DDS(ターゲッティング) |
304 |
| 5.2 ナノ粒子製造技術を利用したDDS手法 |
309 |
| 5.2.1 乾燥噴霧法による難溶解性医薬品の可溶化による消化管吸収改善 |
309 |
| 5.2.2 超臨界流体晶析法による高分子薬物の吸入用ドライパウダー |
310 |
| 5.3 癌化学療法におけるDDS手法 |
313 |
| 5.3.1 リポソーム |
314 |
| 5.3.2 高分子ミセル |
315 |
| 5.4 遺伝子治療におけるDDS手法の最新動向 |
318 |
| 5.4.1 ウイルスベクター |
318 |
| 5.4.2 非ウイルス性ベクター |
319 |
| 5.4.3 中空タンパク質ナノカプセルを用いる遺伝子・薬物のピンポイントDDS |
320 |
| 5.5 感染症治療におけるDDS手法 |
324 |
| 5.5.1 真在性真菌症に対するアムホテリシンBのDDS |
325 |
| 5.5.2 重症肺炎におけるサイトカイン遺伝子治療のDDS |
326 |
| 5.5.3 アンチセンスヌクレオチドならびにRNA干渉を用いた遺伝子治療のDDS |
327 |
| 5.6 インテリジェントバイオマテリアルを用いたDDS |
331 |
| 5.6.1 マルチターゲッティングの概念 |
332 |
| 5.6.2 pH応答性ハイドロゲル |
332 |
| 5.6.3 温度応答性ハイドロゲル |
333 |
| 5.6.4 刺激放出性リポソーム |
333 |
| 5.6.5 温度応答性高分子ミセル |
334 |
| 5.6.6 磁性微粒子(マグネタイト) |
335 |
| 5.7 タンパク療法におけるDDSの最新動向 |
337 |
| 5.7.1 ファージ表面提示法による機能性人工タンパク質の創製システムの構築 |
338 |
| 5.7.2 部位特異的バイオコンジュゲーション |
339 |
| 5.7.3 機能化高分子によるバイオコンジュゲート |
339 |
| 5.8 DDSに用いられる担体材料 |
340 |
| 5.8.1 自己組織化ナノゲル |
340 |
| 5.8.2 フラーレン |
340 |
| 5.8.3 デンドリマー |
343 |
| 5.8.4 超分子バイオマテリアル −ポリロタキサン− |
346 |
| 5.8.5 大型分子の経皮吸収治療のDDSシステム |
347 |
| 5.8.6 キャリアペプチドを用いた巨大タンパク分子の細胞内導入 |
350 |
| 5.9 医療診断におけるDDSの最新動向 |
352 |
| 5.10 DDSの課題と将来展望 |
358 |
| 5.10.1 柔らかい脂質ナノチューブの可能性(産業技術総合研究所・界面ナノアーキテクトニクス研究センター) |
358 |
| 5.10.2 病因タンパク質を阻害する機能性RNA分子：加齢黄斑変性症治療薬Macugen(マキュジェン) |
359 |
| 5.10.3 高ADCC活性抗体作製技術、POTELLIGENT、ポテリジェント(協和発酵) |
359 |
| 5.10.4 生体内分解性ポリロタキサンを用いたDDS(北陸先端科学技術大学院大学、材料科学研究科) |
359 |
| 5.11 DDSの課題と将来展望 |
362 |
| 5.12 DDSに関連する国内特許 |
363 |
| 5.12.1 DDS薬剤の製造技術関連特許 |
363 |
| 5.12.2 DDS薬物標的化技術関連特許 |
366 |
| 5.12.3 DDS薬物放出制御技術関連特許 |
368 |
| 5.12.4 DDS薬物吸収技術関連特許 |
370 |
第6章 医療デバイスで利用されるナノテクノロジーの最新動向 |
| 6.1 はじめに |
374 |
| 6.2 高感度バイオセンサー |
374 |
| 6.2.1 グルコースバイオセンサー |
375 |
| 6.2.2 水晶振動子を利用したバイオセンサー |
380 |
| 6.2.3 表面プラズモン共鳴(SPR)センサー |
383 |
| 6.3 バイオチップ |
387 |
| 6.3.1 DNAチップ |
389 |
| 6.3.2 糖鎖チップ |
397 |
| 6.3.3 プロテインチップ |
399 |
| 6.3.4 細胞チップ |
401 |
| 6.3.5 酵素基質チップ |
402 |
| 6.4 Lab-on-Chip(マイクロ化学チップ、ミクロ集積化システム) |
404 |
| 6.4.1 Lab-on-Chip の作製に必要な加工技術 |
406 |
| 6.4.2 薄膜プロセスによる電気化学的微小血液ガス分析システム |
408 |
| 6.4.3 薄膜プロセスを利用したプロテインチップ |
410 |
| 6.4.4 マイクロ生化学分析システム |
410 |
| 6.5 オンチップセパレーション |
414 |
| 6.5.1 キャピラリー電気泳動 |
414 |
| 6.5.2 マイクロチップ電気泳動 |
415 |
| 6.5.3 磁気ビーズを用いたセパレーション |
416 |
| 6.5.4 オンチップセルソーター |
420 |
| 6.6 神経電位計測用フレキシブルシリコンプローブアレイ |
|
| 6.7 化学ICチップ |
423 |
| 6.7.1 化学ICチップの構造 |
424 |
| 6.7.2 化学ICマイクロバルブ |
425 |
| 6.7.3 化学ICマイクロポンプ |
426 |
| 6.7.4 化学ICマイクロリアクター |
427 |
| 6.7.5 化学ICマイクロリアクター |
427 |
| 6.8 光ピンセット |
428 |
| 6.9 人工視覚 |
430 |
| 6.10 医療デバイス分野における各企業・研究機関の取り組み |
431 |
| 6.10.1 網膜の視神経の活動強度を画像化する新しい技術(理化学研究所) |
431 |
| 6.10.2 熱応答性磁性ナノ粒子・Therma-Max(チッソと神戸大学工学部の共同研究) |
433 |
| 6.10.3 フォトクロミック蛍光タンパク質・Dronpa(ドロンパ)(理化学研究所) |
434 |
| 6.10.4 DNAを用いたタンパク質検出法 (富士通) |
435 |
| 6.10.5 バイオ電池(松下電器産業、University of Massachusetts Amherst) |
435 |
| 6.10.6 磁性微粒子を用いた血漿中ウイルス診断(ロシュ・ダイアグノスティックス) |
436 |
| 6.10.7 抗腫瘍抗体結合型光増感剤・クロリンe6の開発(東京工業大学) |
437 |
| 6.10.8 ナノ診断を目指すバイオコンジュゲート材料 |
438 |
| 6.10.9 新機能人工核酸の創出(東京工業大学) |
438 |
| 6.10.10 組み換え磁性細菌粒子を用いた携帯型自動免疫測定装置(東京農工大学、プレシジョン・システム・サイエンス) |
439 |
| 6.10.11 Alexa Fluor ランスフェリンコンジュゲート(インビトロジェン) |
439 |
| 6.10.12 DNAナノ粒子によるSNPs(塩基多型)診断(理化学研究所) |
440 |
| 6.11 医療デバイスの課題と将来展望 |
441 |
| 6.12 医療デバイス分野に関連する国内特許 |
442 |
| 6.12.1 バイオセンサ高精度化電極製造技術関連特許 |
442 |
| 6.12.2 バイオセンサ高精度化装置設計加工技術関連特許 |
445 |
| 6.12.3 バイオチップ周辺材料の製造関連特許 |
452 |
| 6.12.4 バイオチップ固定化技術関連特許 |
453 |
| 6.12.5 バイオチップ検出技術関連特許 |
455 |
| 6.12.6 バイオチップ製造関連特許 |
458 |
| 6.12.7 Lab-on-chip実装技術関連特許 |
461 |
| 6.12.8 Lab-on-chip機能化技術関連特許 |
462 |
| 6.12.9 Lab-on-chip流体制御技術関連特許 |
465 |
| 6.12.10 Lab-on-chip組立の容易化技術関連特許 |
466 |
| 6.12.11 Lab-on-chip小型化技術技術関連特許 |
469 |
第7章 生体材料の加工技術 |
| 7.1 バイオMEMS |
472 |
| 7.1.1 ナノインプリント技術のバイオMEMSへの応用 |
473 |
| 7.2 ナノバイオマシン |
474 |
| 7.2.1 ナノバイオマシンの定義 |
474 |
| 7.2.2 分子の自己組織化と分子の機械 |
475 |
| 7.2.3 分子モーター |
476 |
| 7.2.4 DNAで組み立てるナノマシン |
481 |
| 7.2.5 人工赤血球 |
482 |
| 7.3 細胞操作用マニピュレータ |
483 |
| 7.4 細胞操作用マイクロハンド |
485 |
| 7.5 カーボンナノチューブピンセット |
488 |
| 7.6 バイオインターフェイス |
489 |
| 7.6.1 バイオインターフェイスの概念 |
489 |
| 7.6.2 MPC(2−メタクリロイルオキシエチルホスホリスコリンポリマー)の特徴 |
491 |
| 7.6.3 リン脂質組織化表面の構築 |
492 |
| 7.7 集光フェムト秒レーザーによる透明材料のナノ加工 |
494 |
| 7.8 DNAピンセット |
495 |
| 7.9 温度応答性高分子を利用した非侵襲性細胞マニピュレータ |
498 |
| 7.10 分子デバイスとしての応用 |
499 |
| 7.10.1 シリコンマイクロマシンでDNAの欠損を検出する方法 |
499 |
| 7.10.2 生体材料マイクロパイルの作製 |
500 |
| 7.11 生体加工技術の課題と将来展望 |
502 |
| 7.12 生体加工技術に関連する国内特許 |
502 |
| 7.12.1 生体材料微細加工技術関連特許 |
503 |
| 7.12.2 分子モーターの部材関連特許 |
504 |
| 7.12.3 分子の回転を利用したナノマシン関連特許 |
506 |
第8章 化粧品で利用されるナノテクノロジーの最新動向 |
| 8.1 はじめに |
507 |
| 8.2 ナノテクノロジーを用いた化粧品素材 |
507 |
| 8.2.1 皮膚浸透性 |
507 |
| 8.2.2 粉体の表面修飾(機能性ナノコーティング) |
508 |
| 8.2.3 形態制御された複合粉体 |
510 |
| 8.2.4 ナノエマルジョン粒子 |
513 |
| 8.2.5 紫外線防御粉体 |
513 |
| 8.3 企業および研究機関の取り組み |
515 |
| 8.3.1 皮膚浸透性ナノリポソーム(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ) |
515 |
| 8.3.2 ルティーナ ナノホワイトシリーズ(コーセー) |
516 |
| 8.3.3 レチノール配合ナノカプセル(仏ロレアル社) |
517 |
| 8.3.4 高機能化生体適合性PLGAナノ粒子(ホソカワ粉体技術研究所) |
517 |
| 8.3.5 皮脂吸着と透明感の機能を併せ持つ高機能パーティクル剤、クリアクオリティーパウダー(資生堂) |
519 |
| 8.4 ナノ化粧品の課題と将来展望 |
520 |
| 8.4.1 フラーレンの化粧品材料としての期待 |
521 |
| 8.4.2 生体適合性細胞修飾剤(BAM)の化粧品への利用 |
521 |
| 8.5 化粧品に関連する国内特許 |
522 |
| 8.5.1 化粧材料組成物の関連国内特許 |
522 |
| 8.5.2 メイクアップ化粧材料の関連国内特許 |
525 |
| 付属資料 |
|
| 9.1 各国のナノテクノロジー政策比較 |
|
| 9.2 新聞などに報じられた日本企業の主な取り組み |
|
