Development of 3D-tissues with helical structures by helical light field
| Project Area | Chiral materials science pioneered by the helicity of light |
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| Project/Area Number |
22H05141
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
松崎 典弥 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (00419467)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
仲本 正彦 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (30883003)
本間 健太 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (40866224)
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| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥102,700,000 (Direct Cost: ¥79,000,000、Indirect Cost: ¥23,700,000)
Fiscal Year 2024: ¥20,800,000 (Direct Cost: ¥16,000,000、Indirect Cost: ¥4,800,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000)
Fiscal Year 2022: ¥31,850,000 (Direct Cost: ¥24,500,000、Indirect Cost: ¥7,350,000)
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| Keywords | らせん構造 / 筋線維 / 組織工学 / 足場材料 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究領域は、≪なぜ超螺旋光は物質をキラル秩序化できるのか?≫という学術的問いに取り組み、超螺旋光により生体組織に見られるらせん構造の再現を試みる。また、超螺旋光は、自然界には存在しない高次の多重らせん (4重らせんなど)組織を構築できると考えられるため、生体にも存在しない高機能らせん構造(高い弾性率、伸縮性など)の創製も期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、超螺旋光を用いて光の角運動量で細胞と足場材料の複合体(細胞－足場材料複合体)を操作し、らせん構造を有する繊維組織にする技術(らせんファイバー化技術)を開拓しその学理を明らかにすることを目的としている。
本年度は、昨年度同様にポリエチレングリコール誘導体（PEGDA）と光開始剤（LAP）を用いて基板表面へのパターニングゲルの作製を行った。超らせん光を検討する前段階として405 nmのUV光照射とフォトマスクよりPEGDAのパターニングゲルを作製した。レーザー顕微鏡を用いた表面観察より、直径約10 um、高さ5 umのピラー構造が確認された。また、高さはUV照射時間に依存して増加したため、今後、最適化を図る予定である。接着した細胞の大きさが約50 um、高さは約10 umであるため、ゲルの高さは数umから10 umが望ましいと考えている。実際にレーザーを用いたパターニングゲルの作製も検討した。PEGDAとLAPを用いた375フェムト秒レーザーを用いて超らせん光によるらせんゲルを作製することができた。さらに、予備実験としてガラスセル表面にピラーゲル構造の作製を検討した結果、ガラスセルの表面にピラー状のゲルが形成していることを顕微鏡観察より確認した。今後、405レーザーを購入し、詳細な実験を行う予定である。以上より、本年度はUV照射によるPEGDAの予備検討とレーザーを用いた超らせん光によるらせんゲルの作製、基板表面へのピラーゲルの構築を予定通り実施することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は405レーザーを導入する予定であったが、世界的な半導体不足により納期が遅れた。しかし、研究自体は、共同研究者である大阪公立大 細川のところで実施することができたため予定通り進めることができた。生体適合性に優れたPEG誘導体をいくつか試した結果、PEGDAがUVでもレーザーでもゲル化できることを見出した。また、開始剤も生体毒性の低いLAPが有用であった。プレ実験で基板表面にPEGDAゲルピラーのパターニング作製を行ったところ、予想通り構築することができた。以上より、予定通り研究を進めることができたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、405レーザーを導入し、超らせん光を用いることで基板表面にらせん状ゲルピラー構造をパターニングする。得られたパターンのらせん構造や弾性率が細胞の接着にどのような影響を与えるか評価する。
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Report
(1 results)
Research Products
(16 results)
