| Project/Area Number |
22K18951
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | スフェロイド / ポンプ / 拍動 / 血管内皮細胞 / 血管 |
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| Outline of Research at the Start |
巨大な臓器をつくる方法として、組織工学分野では3Dプリンターの利用が主流であるが、大量の細胞が必要であり現実性に乏しい。幹細胞生物学の分野では、胚盤胞補完法によってブタ体内にヒト臓器をつくる手法が提案されているが、異種動物を使う点や最終的にブタを殺して臓器を収穫する点に倫理的な問題が生じる。スフェロイドのようなミニ臓器を培養して大きく育てるというアイデアも、我々が知る限りこれまで成功例はない。今回の取り組みによって、スフェロイドへの小さなポンプの埋め込みと幼若な血管網の構築を実現できれば、巨大臓器作製の第一歩となる。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, the aim was to achieve enlargement of spheroids by embedding pumps inside them. Electrically driven pumps were deemed unsuitable due to the necessity of waterproofing and wiring, as well as the difficulty in manufacturing at sizes around a few millimeters. Therefore, hollow particles were utilized as pumps in this study, intended to be embedded in spheroids and driven by pressure in liquid environments. Hollow particles composed of alginate gel, silicone tubes, and polydimethylsiloxane (PDMS) were fabricated, and upon investigation of operational conditions, PDMS was found to be the most suitable material. Additionally, temperature-driven pumps were also considered.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
スフェロイドとは細胞をボール状に凝集させた人工組織である。通常のシャーレによる培養よりも高い生理学性を示すため、また、再生医療における組織の最小単位となるため、その重要性はますます高まっている。しかしながら、酸素供給が律速となって、直径200ミクロン程度までが培養可能なサイズとなっていた。本研究ではスフェロイドの中に非接触的・非電気的に駆動できる中空粒子を埋め込み、これを圧力によってポンプのように駆動できることを示した。また、温度変化によって駆動するポンプも検討し、駆動させることによって壊死が抑制できることを明らかとした。これらの成果は、組織工学や再生医療の分野で大きなブレイクスルーである。
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