慶應義塾研究者情報データベース

教員からのメッセージ 【 表示 ／ 非表示 】

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• ソフトマターと呼ばれる"柔らかい"物質の新規物性を研究しています。 特に最近では、ソフトマターとハードマタ―の融合領域に焦点を当てて研究をしています。 ソフトマターはエントロピックな力が大きく作用する系であり、そのような場にナノ粒子を混ぜると、不思議な自己組織化が生じます。私の研究では、このようなエントロピックな作用をコントロールして、ナノ粒子を自在に組み上げ、最終的には巨大な構造物をソフトマター中に"建設"することを目標としています。そのような新規なマテリアルは、ナノサイズ特有の量子現象（表面プラズモン、量子ドット等）を発現し、光学応用の観点からも非常に魅力的なマテリアルになるはずです。また、最近ではこのような複雑な構造を形成する過程と生体内の様々な自己組織化現象との類似性に興味を持っており、医学・生体分野への関心も強く持っています。

経歴 【 表示 ／ 非表示 】

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• 2019年10月

  -

  継続中

  株式会社アークレブ, 代表取締役社長CEO

• 2013年05月

  -

  継続中

  コロンビア大学, 化学工学部, 研究員

• 2017年05月

  -

  2019年03月

  慶應義塾大学, 理工学研究科, 特任講師

• 2011年04月

  -

  2013年03月

  東京大学, 物性研究所, 特別研究員

• 2009年04月

  -

  2011年03月

  慶應義塾大学, 理工学部, 学振研究員PD

学歴 【 表示 ／ 非表示 】

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• 2001年04月

  -

  2005年03月

  慶應義塾大学, 理工学部, 物理情報工学科

  大学, 卒業, その他

• 2005年04月

  -

  2006年09月

  慶應義塾大学, 総合デザイン工学専攻

  大学院, 修了, 博士前期

• 2006年09月

  -

  2009年03月

  慶應義塾大学, 総合デザイン工学専攻

  大学院, 修了, 博士後期

学位 【 表示 ／ 非表示 】

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• B.S (Engineering), Keio University, 課程, 2005年03月

• M.S (Engineering), Keio University, 課程, 2006年09月

• Ph.D (Engineering), Keio University, 課程, 2009年03月

研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

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• 自然科学一般 / 生物物理、化学物理、ソフトマターの物理

研究キーワード 【 表示 ／ 非表示 】

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• ソフトマター、自己組織化、ナノ粒子、アクティブマター、ゲル、高分子、ガラス転移

論文 【 表示 ／ 非表示 】

論文 【 表示 ／ 非表示 】

• Elasticity Measurement of Chemical Gel With Laser-Induced Microbubble Dynamics

  Zhao J., Ando K., Asai M., Katashima T., Sakai T.

  Macromolecular Chemistry and Physics 227 （ 1 ）  2026年01月

  ISSN  10221352

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  The elasticity of Tetra-PEG chemical gel deformed by the oscillation of a laser-induced microbubble was obtained through comparison to a bubble dynamics model. An infrared nanosecond laser pulse was focused into the gel to nucleate a spherical microbubble whose subsequent free oscillation (at frequency of order (Formula presented.)) was recorded using a high-speed camera. The evolution of the bubble radius is found to be symmetric between the growth and shrinkage phases, suggesting that the gel structure is not damaged by finite-amplitude oscillations of the bubble. The radius evolution in the first collapse phase (from the maximal to the minimal size) was compared with the Rayleigh–Plesset (RP) equation equipped with neo-Hookean and quadratic Kelvin–Voigt (qKV) constitutive models, allowing for the determination of the shear modulus under high-frequency deformation. When the maximum radius of the bubble is sufficiently small, the measured shear modulus agrees with values from previous conventional rheometer studies, indicating frequency-independent behavior of the chemical gel above a certain deformation rate threshold. On the other hand, when the maximum radius exceeds a threshold, the neo-Hookean model fails to capture the elastic response, and comparison with the RP equation with the qKV model, reveals pronounced stiffening under large deformation.

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• Oil-sealed RGD-modified alginate hydrogel microwell array for analysis of single-cell-derived extracellular vesicles and particles

  Yamagata C., Hamazaki Y., Nakazato T., Itai S., Honjo M., Kato M., Kurashina Y., Asai M., Hoshino A., Onoe H.

  Microsystems and Nanoengineering 11 （ 1 ）  2025年12月

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  We propose an oil-sealed, arginine-glycine-aspartic (RGD) -modified alginate hydrogel microwell array for the analysis of single-cell-derived extracellular vesicles and particles (EVPs) secreted by adherent cells cultured in enclosed spaces. Taking advantage of the mesh structure of alginate hydrogel, we developed a microwell array with size-selective permeability that allows nutrients to pass through the hydrogel while preventing EVPs from doing so. Continuous single-cell culture in sealed microwells (>19 days) has been achieved, while retaining the EVPs inside the microwells. The single-cell-derived EVPs were collected from sealed microwells using a glass capillary to analyze surface membrane proteins. We believe that our oil-sealed RGD-modified alginate hydrogel microwell array will contribute to revealing the heterogeneity of cells, thereby advancing our understanding of the mechanisms of various diseases.

  • Access to Document (DOI)

• Three-Dimensional Shape Optimized Seesaw-Type Force Sensor Fabricated with a Micro-Scale 3D Printer

  Sato S., Nakahara Y., Kagawa G., Asai M., Takahashi H.

  Proceedings of IEEE Sensors 2024年

  ISSN  19300395

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  This paper proposes a force sensor that utilizes three-dimensional (3D) shape optimization and 3D printing technology. Introduction of micro-scale 3D printing technology have simplified the fabrication processes of microdevices with complex geometries. At the same time, there have also been advancements in the optimization of 3D structures to achieve desirable performances. This study combined these two technologies to develop a force sensor for measuring the force of a soft actuator. The force sensor combines a typical probe geometry with a laser displacement sensor. Due to the millimeter-order scale of the sensor, the low rigidity of the resin material causes undesired torsional deformation. Through 3D shape optimization, a beam design with more than 70 % torsional displacement reduction was achieved without changes in spring constant. Furthermore, a beam printed by a micro-scale 3D printer showed elasticity. The relationship between the input force and laser displacement sensor output showed linear characteristics, indicating its suitability as a force sensor.

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• Oil-Sealed Rgd-Modified Hydrogel Microwell Array with Size-Selective Permeation for Analysis on Exosomes from Single Cells

  Yamagata C., Itai S., Kurashina Y., Asai M., Hoshino A., Onoe H.

  Proceedings of the IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems MEMS 2023-January   319 - 322 2023年

  ISSN  10846999

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  We propose an oil-sealed arginine-glycine-aspartate (RGD)-modified hydrogel microwell array for analyzing exosomes secreted from single cells. Our device realizes the collection of exosomes from single cells in parallel. The size-selective permeation of the RGD-modified alginate hydrogel allows both stable cell culturing of single or few cells in closed wells and the confinement of exosomes secreted in each space. The nutrients (< 20 nm) that are necessary for cell culture can pass through the hydrogel, while exosomes (30-150 nm) do not permeate the walls of microwells. The cell culture property and the permeability of our device were examined, showing the capability to collect exosomes from single cells. We believe that our device would contribute to understanding the mechanisms of various diseases.

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• Impact of free energy of polymers on polymorphism of polymer-grafted nanoparticles

  Ishiyama M., Yasuoka K., Asai M.

  Soft Matter 18 （ 34 ） 6318 - 6325 2022年07月

  ISSN  1744683X

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  Colloidal crystals have gathered wide attention as a model material for optical applications because of their feasibility in controlling the propagation of light by their crystal structure and lattice spacing as well as the simplicity of their fabrication. However, due to the simple interaction between colloids, the colloidal crystal structures that can be formed are limited. It is also difficult to adjust the lattice spacing. Furthermore, colloidal crystals are fragile compared to other crystals. In this study, we focused on polymer-grafted nanoparticles (PGNP) as a possible solution to these unresolved issues. We expected that PGNPs, composed of two distinct layers (the hard core of a nanoparticle and the soft corona of grafted polymers on the surface), will demonstrate similar behaviors as star polymers and hard spheres. We also predicted that PGNPs may exhibit polymorphism because the interaction between PGNPs strongly depends upon their grafting density and the length of the grafted polymer chains. Moreover, we expected that crystals made from PGNPs will be structurally tough due to the entanglement of grafted polymers. From exploration of crystal polymorphs of PGNPs by molecular dynamics simulations, we found face-centered cubic (FCC)/hexagonal close-packed (HCP) and body-centered cubic (BCC) crystals, depending on the length of the grafted polymer chains. When the chains were short, PGNPs behaved like hard spheres and crystals were arranged in FCC/HCP structure, much like the phase transition observed in an Alder transition. When the chains were long enough, the increase in the free energy of grafted polymers was no longer negligible and crystals were arranged in BCC structure, which has a lower density than FCC/HCP. When the chains were not too short or long, FCC/HCP structures were first observed when the volume fraction of system was small, but a phase transition occurred when the system was further compressed and the crystals arranged themselves in a BCC structure. These results most likely have laid strong foundations for future simulations and experimental studies of PGNP crystals.

  • Access to Document (DOI)

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競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

• エントロピー誘起相互作用による自己組織化ソフトマテリアルの創製

  2020年04月

  -

  2025年03月

  文部科学省・日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 浅井 誠, 基盤研究(C), 補助金,  研究代表者

受賞 【 表示 ／ 非表示 】

受賞 【 表示 ／ 非表示 】

• International Young Scientist Fellowship

  2018年04月, Chinese Academy of Science, Institute of Physics

  受賞区分： 国内外の国際的学術賞,  受賞国： 中華人民共和国

• International Young Scientist Fellowship

  2018年04月, Chinese Academy of Science, Institute of Physics

  受賞区分： 国内外の国際的学術賞,  受賞国： 中華人民共和国

• the Marie Sklodowska-Curie Actions Seal of Excellence

  Makoto Asai, David Wales, 2018年03月, European Commission, Entropy Driven Self-Assembly of Soft Materials

  受賞区分： 国内外の国際的学術賞

• the Marie Sklodowska-Curie Actions Seal of Excellence

  Makoto Asai, David Wales, 2018年03月, Entropy Driven Self-Assembly of Soft Materials

• the Marie Sklodowska-Curie Actions Seal of Excellence

  Makoto Asai, Daan Frenkel, 2017年04月, European Commission, Predicting polymorphism in self-assembling soft materials

  受賞区分： 国内外の国際的学術賞

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担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

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• 工場見学

  2026年度

• Ｓｏｃｉｅｔｙ５．０時代の新しい社会システムと科学技術（三菱ケミカル寄附講座）

  2026年度

• Ｓｏｃｉｅｔｙ５．０時代の新しい社会システムと科学技術（三菱ケミカル寄附講座）

  2025年度

• インターンシップＤ（グローバル環境システムリーダープログラム）

  2025年度

• インターンシップＣ（グローバル環境システムリーダープログラム）

  2025年度

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担当経験のある授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

担当経験のある授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

• 環境情報システム構築法

  慶應義塾

  2018年04月

  -

  2019年03月

  , 

  春学期, 講義, 兼担, 20人

• 環境情報システム構築法

  慶應義塾

  2017年04月

  -

  2018年03月

  , 

  春学期, 講義, 兼担, 1時間, 20人

社会活動 【 表示 ／ 非表示 】

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• Reviewer of Japan Society for the Promotion of Science Postdoctoral Fellowship for Researchers in US and EU

  2016年06月

  -

  継続中

所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】

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• アメリカ物理学会, 

  2013年

  -

  継続中