無血清培養を可能にするTissue Engineering用マトリクスの開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11558111
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: National Cardiovascular Center Research Institute
• Principal Investigator: 岸田 晶夫 国立循環器病センター研究所, 生体工学部, 部長 (60224929)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中山 泰秀 国立循環器病センター研究所, 生体工学部, 室長 (50250262) ; 芹澤 武 鹿児島大学, 工学部, 助教授 (30284904) ; 明石 満 鹿児島大学, 工学部, 教授 (20145460)
• Keywords: γ-PGA / 硫酸化 / 増殖因子 / 無血清培養 / 生分解性材料 / ハイドロゲル

Research Abstract

Tissue Engineeringにおいてできる限り動物由来の物質の利用を人工物で代替するために、無血清下で、かつ最小限のタンパク質の利用で生体外組織再構築を行うシステムの開発を試みた。軟組織マトリクスの再構築を目的とし、生分解性高分子であるポリγグルタミン酸の側鎖を化学修飾して硫酸基を導入した。硫酸基は成長因子の結合サイトとしてでなく、カチオン性の生分解性高分子であるキトサンとのコンプレックス形成も可能にする。
(1)機能性γ-ポリグルタミン酸の大量合成
γ-ポリグルタミン酸(γ-PGA)の側鎖の官能基を修飾して機能を付与する。具体的には分解性を制御するための疎水性官能基導入、増殖因子の結合・活性化のための硫酸基導入およびマトリクス形成のための重合性官能基導入である。疎水性官能基としてベンジル基の導入を行い、ほぼ目的とする導入率および大量処理方法が得られた。硫酸基導入については、合成および導入率のある程度の制御は達成できたが、副生成物の除去に問題があるため、合成系の見直しおよび硫酸基導入反応の変更の検討を行っている。
(2)平板マトリクスの調製
目的とする培養マトリクスの調製のために、平板マトリクスを作成して複合化技術を検討する。平板マトリクスの作成にはキトサンと硫酸化γ-PGAの交互吸着を行う。まず、条件設定のためにキトサンと硫酸化デキストランを用い、交互吸着法を行い、超薄ポリイオンコンプレックス膜が得られた。これの表面特性解析を行い、キトサン表面と硫酸化デキストラン表面で電荷、および細胞接着性の異なることが分かった。γPGAとの交互吸着を行い、膜が得られている。
(3)培養システムの構築
市販の灌流型バイオリアクター(小型)を改造して3次元培養システムの製作を行っている。