親水性・疎水性を可逆的に変化させる表面を用いた細胞培養

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04453108
• Research Institution: Tokyo Women's Medical University
• Principal Investigator: 岡野 光夫 東京女子医科大学, 医学部, 教授 (00130237)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 憲 東京女子医科大学, 医学部, 助手 (90216375) ; 山田 則子 東京女子医科大学, 医学部, 助手 (50107314)
• Keywords: ポリイソプロピルアクリルアミド / 温度応答性表面 / 細胞脱着制御 / 細胞はく離機構 / 界面応答性材料 / インテリジェントマテリアル

Research Abstract

温度に応答して構造を大きく変化させるポリイソプロピルアクリルアミド(PIPAAm)をプラズマ照射ポリスチレン培養皿表面上に電子線照射によって重合して導入した。この表面は温度によってぬれを大きく変化、32℃でcostheta=0、20℃以下ではcostheta=0.54という変化を示した。この表面上、37℃で内皮細胞、肝細胞を培養し、その後温度低下によって細胞を機能低下させることなく剥離、回収する手法を開発した。細胞の接着にはPIPAAmのコートの厚さがきわめて重要であり、0.5mu以下のきわめて薄い表面修飾が重要であることが明らかにされた。さらに、細胞を剥離するに際し、細胞と材料間の相互作用を温度低下によって小さくさせる効果と同時に、細胞代謝が剥離するときにきわめて重要であることを見いだした。すなわち、温度を低下させればさせるほど、表面は水和し、細胞は剥離しやすくなるが、細胞が剥離する際に細胞の形態を偏平から球状に変形させることが必須であり、このプロセスが代謝に大きく影響することを明らかにした。例えば、4℃で5分間インキュベートした後に常温に戻すと細胞が剥離し始めるという興味ある事実は、この細胞の代謝の影響と考えることができる。これにより、細胞の接着はもとより、脱着についても細胞の代謝の影響を考慮することが重要であり、このことは培養細胞の剥離・回収のみならず一度細胞を材料表面に接着させ、その後に剥離することによって代謝の違いを利用した新しい細胞分離法も可能であると考えられた。

Research Products

• [Publications] T.Okano: "A novel recovery system for cultured cells using plasma-treated polystyrene dishes grafted with poly(N-isopropylacrylamide)" J.Biomed.Mater.Res.27. 1243-1251 (1993)
• [Publications] 岡野光夫: "分子スイッチを用いた新しい分離システム" ケミカル・エンジニヤリング. 38. 67-70 (1993)
• [Publications] 岡野光夫: "温度応答性材料の設計とそのタンパク質工学・細胞工学への応用" 細胞培養. 19. 506-509 (1993)