多孔性高分子薄膜をマトリックスに用いた階層的な生体組織再生に関する研究

• Project/Area Number: 14658299
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biomedical engineering/Biological material science
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 西川 雄大 独立行政法人理化学研究所, 散逸階層構造研究チーム, フロンティア研究員 (40281836)
• Project Period (FY): 2002 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2003: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2002: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
• Keywords: 多孔性薄膜 / 血管内皮細胞 / 血管平滑筋細胞 / 流れ負荷 / ポリ乳酸 / ポリε-カプロラクトン

Research Abstract

本研究では、血管組織再生における構造形成および機能発現に対するマトリックスによる制御と力学的負荷による制御の違いを明らかにする。そのために、血管組織におけるレイヤー構造を忠実に再現し、かつ細胞間コミュニケーションが保証された培養システムを確立しなければならない。これを可能にするのが、ハニカムフィルムを用いた血管組織培養システムである。ハニカムフィルムとは、高湿度条件下で両親媒性高分子溶液の揮発に伴って溶液表面に生じる微小水滴の二次元規則配列を鋳型とすることにより自己組織的に形成される多孔性高分子薄膜である。
これまでに、1細胞培養マトリックスとしての自己支持性ハニカムフィルムの作製、2自己支持性ハニカムフィルム上での血管内皮細胞、血管平滑筋細胞の培養、3流れ負荷のかけられる培養チャンバーの製作、について研究を行った。その結果、1生分解性高分子であるポリε-カプロラクトン、ポリ乳酸より作製したハニカムフィルムを延伸することで、細孔の配列に異方性持たせることができるようになった。2この延伸ハニカムフィルム上で血管内皮細胞、血管平滑筋細胞を培養したところ、いずれの細胞も細孔の配列パターンに沿って配向することが明らかとなった。3流れ負荷のかけられる培養チャンバーを設計し、作製した。
本年度は、流れ負荷のかかる培養チャンバーを実際に使用して血管内皮細胞の培養を行った。ガラス基板上で培養した内皮細胞をチャンバー内に設置し、実際に流れ負荷をかけた。ところが、チャンバー内での培養により、内皮細胞の基板からの脱着が生じ、内皮細胞の配向が実現できないことが判明した。細胞にかかる流体力学的負荷がこのチャンバーでは大きすぎるものと推察される。また、ハニカムフィルム上で培養した内皮細胞の場合も、同様の脱着が生じ、細胞の配向を観測するに至らなかった。チャンバーの改良が必要であることが示された。