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灌流可能な管腔ネットワークを有するonchip立体組織デバイスの構築

Research Project

Project/Area Number 18J23131
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nano/Microsystems
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

西村 啓吾  東京大学, 情報理工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords血管新生 / スフェロイド / マイクロ流体デバイス / 共培養 / ゲル / アルギン酸 / ゲルファイバ / 血管 / 灌流 / 流路 / 三次元組織
Outline of Annual Research Achievements

今年度は、立体組織内に灌流可能な管腔ネットワークを形成する手法の確立に向け、血管内皮細胞を用いたスフェロイド内部への灌流可能な血管の導入に取り組んだ。昨年度とは目的達成のためのアプローチを修正し、二方向に形成された生化学物質の濃度勾配下における血管内皮細胞の遊走性を観察および評価可能なデバイスを作製した。それを用いることで、各種の生化学物質を添加した際の血管新生様のスプラウトの方向性および大きさを比較評価した。
具体的な方法として、両脇にゲルが存在する捕捉部を持ち、捕捉部のある中央流路、およびその両外側にゲルを挟んで隣接する二本の流路を持つ微小流路デバイスを設計した。このデバイスを用いて、血管内皮細胞および線維芽細胞からなる共培養スフェロイドを中央流路に流すことで捕捉できることを示した。次に、ゲルの外側にある流路に二つの異なる種類および濃度の生化学物質を流すことで、スフェロイドを挟んで二つの方向に異なる濃度勾配を形成できることを示した。最後に、提案するデバイスを用いて、二方向から成長因子や血管新生を促進する化学物質を導入した場合の、血管内皮細胞の遊走性を定量評価できることを示した。
また、血管内皮細胞、線維芽細胞および腫瘍由来細胞からなる三培養スフェロイドを用い、デバイス内で20日間以上の培養を行うことで、両外側のゲル中に形成された新生血管を介してスフェロイドにマイクロビーズを送液可能な流路を形成した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Microfluidic Device for the Analysis of Angiogenic Sprouting under Bidirectional Biochemical Gradients2020

    • Author(s)
      Keigo Nishimura, Minghao Nie, Shigenori Miura, and Shoji Takeuchi
    • Journal Title

      Micromachines

      Volume: 12 Issue: 12 Pages: 1049-1049

    • DOI

      10.3390/mi11121049

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Formation of Branched and Chained Alginate Microfibers Using Theta-Glass Capillaries2018

    • Author(s)
      Keigo Nishimura, Yuya Morimoto, Nobuhito Mori, and Shoji Takeuchi
    • Journal Title

      Micromachines

      Volume: 9 Issue: 6 Pages: 303-303

    • DOI

      10.3390/mi9060303

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 3D Microfluidic Device for Perfusion Culture of Spheroids2020

    • Author(s)
      Keigo Nishimura, Minghao Nie and Shoji Takeuchi
    • Organizer
      2020 IEEE 33rd International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 灌流可能なスフェロイド捕捉デバイス2019

    • Author(s)
      西村啓吾, 聶 銘昊, 竹内昌治
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第40回研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Vascularized Spheroid Array in a Microfluidic Channel2019

    • Author(s)
      Keigo Nishimura, Minghao Nie and Shoji Takeuchi
    • Organizer
      The 32nd IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Multi-branched Alginate Hydrogel Microfibers Formed by Parallel Microfluidic Spinning2018

    • Author(s)
      Keigo Nishimura and Shoji Takeuchi
    • Organizer
      The 22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 血管内皮細胞により被覆されたアルギン酸ゲルファイバを犠牲層とした分岐状血管様流路の形成2018

    • Author(s)
      西村啓吾, 森本雄矢, 森宣仁, 竹内昌治
    • Organizer
      電気学会 平成30年度センサ・マイクロマシン部門総合研究会 バイオ・マイクロシステム研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 高効率な血管新生アッセイのためのマイクロ流体アレイデバイス2018

    • Author(s)
      西村啓吾, 聶 銘昊, 竹内昌治
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第38回研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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