| Project/Area Number |
20K05629
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 35020:Polymer materials-related
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
山下 義裕 福井大学, 繊維・マテリアル研究センター, 教授 (00275166)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
朝倉 哲郎 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 名誉教授 (30139208)
田上 秀一 福井大学, 繊維・マテリアル研究センター, 教授 (40274500)
田代 孝二 公益財団法人科学技術交流財団(あいちシンクロトロン光センター、知の拠点重点研究プロジェクト統括部), あいちシンクロトロン光センター, 上席研究員 (60171691)
藤田 聡 福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (60504652)
佐田 政隆 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 教授 (80345214)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | ナノファイバー / シルク / 再生材料 / 生体材料 / ３次元構造 / エレクトロスピニング / ウレタン / ３次元培養 / シルクナノファイバー / 細胞培養 / 3次元足場 / 3次元 |
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| Outline of Research at the Start |
細胞培養や人工臓器の骨格としてのNF3D構造体はいまだに完成したテクノロジーにはなっていない．その理由の一つはNF作製の条件パラメーターが多すぎて最適条件を絞り込めないことである．もう一つは電荷を帯びたNFはできるだけ電荷を逃がすために平面に薄く広がる傾向があることである．本研究ではAIの技術で連続してNFの形成を監視制御し，より早く最適な作製条件を見つけることで3D構造体をつくるための手法を確立し，これを用いて人工血管形成に必要な皮細胞(, 平滑筋細胞および 線維芽細胞 の3D培養，マウスES細胞，ヒトiPS細胞におけるコロニー形成，3D構造体を用いた実用の細胞培養を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノファイバーを３次元的に構築するための設備を用いてシルクナノファイバー３次元積層体の作製を実施した．３次元構造を構築するためのロボットを完成させて，そのＺ軸にエレクトロスピニングノズルを連動させ，定量ポンプでノズル先端に高電圧を印可しながら，ＸＹ面にナノファイバーシートを作製した．１面の塗布が終了したのちに，不織布表面を除電したのち，ノズルのＺ軸を移動させて繰り返し積層した。積層が厚くなるほどシルクナノファイバー表面が帯電しやすくなり除電のための金属針をターゲット基盤に配置させた。配置する金属針が鋭利であるとノズルと針の間にスパークが発生した。そのため金属針は基盤に対して垂直ではなく、不織布の厚み方向に挿入し、ナノファイバーシートが作成された後は引き抜くことが容易な方法で厚いナノファイバーシートを作ることができるようになった。
繭を再生したシルクナノファイバーのHFIP溶液からのスピニングは湿度の影響が非常に大きいことが分かった．通常のエレクトロスピニングとは異なり，低湿度ではナノファイバーにならず高湿度下で可能であることがわかった．このメカニズムはHFIPの溶媒の蒸発速度だけで説明ができずに，シルクフィブロインと水の相互作用がナノファイバー化に重要であることが分かった．低湿度下で繊維化できなかったドロップレットと繊維化できたシルクの構造をWAXDとSAXSで検討した．現在蚕が繭を作るのに湿度の影響があるのかどうかの調査ならびに湿度ができたナノファイバーの結晶構造にどのように影響しているのかについても調べた。
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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
５年計画の４年度であり，生体材料，細胞培養のためのナノファイバー不織布の構築は順調に進んでいる．得られたナノファイバーの内部構造の測定もＸ線を用いたＷＡＸＤとＳＡＸＳでの測定を実施した．
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| Strategy for Future Research Activity |
低湿度下ではナノファイバー作製が可能であれば，結晶構造の異なるナノファイバー不織布が可能となり，これまでにない機能性をもつ細胞培養足場材や生体材料への展開も期待できる．最終年度に向けて３次元ナノファイバー構造体作製手法を確立し実用化に向けた課題を探る．得られたナノファイバー不織布シートを用いてiPS細胞の培養を行う。
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