2012 Fiscal Year Annual Research Report
High Speed Assembly of 3D Cell System based on Nano-scale Cell Manipulation
| Project Area | Hyper Bio Assembler for 3D Celluler Innovation |
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| Project/Area Number |
23106006
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
福田 敏男 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70156785)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中島 正博 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80377837)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノデバイス / ナノマニピュレーション / 局所環境計測・制御 / 高速細胞応答計測 / 高効率細胞操作 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，環境制御型電子顕微鏡内でのナノスケールロボット操作技術を発展させ，機能性を有した細胞を高効率に評価し，マイクロチップ内での並列型細胞播種により3次元細胞システムを超高速でアセンブリする事を目的としている．
具体的には，(1)細胞内外のインピーダンス特性，pHや温度の物理・化学量を高速・高効率に計測・制御するナノデバイスを構築する．(2)細胞・足場複合体からなる細胞システムに対して，ナノデバイスを活用し細胞及び足場間のインターラクション（摩擦抵抗力・機械的強度・付着力）を評価する．(3)超高速で細胞を3次元形状にアセンブリするため，並列型細胞播種システムを構築する，ための手法及びシステムを研究開発している．
本年度は，(1)自己組織的な細胞包埋型マイクロ構造体のアセンブリ技術，(2)磁気材料を埋め込んだ細胞包埋型ハイドロゲル構造体の作製，(3)血小板産生用マイクロチップを用いた血小板産生評価，などについて研究開発を実施した．
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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
マイクロ・ナノメカトロニクス技術を用いて，単一細胞，細胞間ネットワーク，細胞組織を計測・制御するためのマイクロ・ナノデバイスを創製した．主な成果を次の通り，記述する．
１）マイクロチップ中で作製した紫外線硬化性材料による，細胞包埋型マイクロ構造体を３次元に組み立てる手法を確立した．特徴的な形状を有する細胞包埋型マイクロ構造体を作製し，自己組織的に，規則的な３次元構造を形成する手法について，実験的な検証した．
２）細胞包埋型ハイドロゲル構造体を作製し，任意の３次元形状に組み立てる手法について検討した．このため，磁気材料を埋め込んだ細胞包埋型ハイドロゲルファイバーを作製した．これにより，３次元空間において磁力操作を用いて，３次元的な構造体へ組み立てるための手法について，基礎的な検証を実施した．
３）マイクロ流体チップを利用することで，巨核球へ流体力によりせん断応力を印加することで，生体環境を模倣して，巨核球からの大量血小板創成・大量産生のための基礎評価実験を実施し，有用性を確認した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の主な研究課題について，下記の通り列挙する．
１）生体適合性材料または生分解性材料からなるマイクロ構造体中に細胞を包埋し，これらの構造体をアセンブリすることにより，ミリメートル～センチメートルスケールの３次元細胞構造体を得る．
２）マイクロ構造体の自己組織的な組み立て手法とマイクロマニピュレーションを併用することにより，細胞アセンブリの効率化と高速化を図る．
３）細胞の共培養を実現するために，複数細胞からなる細胞構造体を実現するための，細胞アセンブリ手法を提案し，実験的に検証する．
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