3次元微細光ファブリケーションによる組織工学材料の設計・開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13558102
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 田中 賢 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (00322850)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 笹木 敬司 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (00183822) ; 居城 邦治 北海道大学, 電子科学研究所, 助教授 (90221762) ; 下村 政嗣 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (10136525) ; 松下 通明 北海道大学, 医学研究科, 助教授 (20250425) ; 藤堂 省 北海道大学, 医学研究科, 教授 (60136463)
• Keywords: 生体適合性 / フェムト秒レーザー / 光架橋 / 3次微細加工 / 細胞 / 人工臓器 / バイオインターフェイス / パターン

Research Abstract

本研究では、優れた生体適合性を有するポリメトキシチルアクリレートと光架橋性基を有するグリシジルアルクレートやエポキシシックロヘキシメチルアクレートとを用いて、フェムト秒レーザー照射による2光子吸収による3次元微細光ファブリケーションを利用したの微細加工技術によって加工された空間構造と高分子の自己組織化現象の両方を利用することで、これまで作製が難しかったナノレベルの空間構造と表面特性のパターニングを実現できた。パターンの孔径、膜厚、孔貫通・非貫通、孔の3次元構造制御を計画的に行うためのパラメーターを抽出できた。様々な生分解性高分子、生体適合性高分子が適用できるパターン化技術を確立した。血管内皮細胞はパターン表面でのみ伸展し、凸部に伸展する細胞は観察されなかった。アクチン染色の結果、パターン表面の幹部分に沿って細胞骨格の先端が伸びているのが観察された。一方、フラットフィルム上では細長い形態をとるものが多く観察され、アクチン染色の結果、伸展方向と平行に伸びる細胞骨格が観察された。さらに、微細なパターン構造が、血管内皮細胞・平滑筋細胞の接着形態、骨格タンパク質の構造、細胞外マトリックスの産生、増殖性に影響を与えていることが明らかになった。上記のパターンは培養基材として機能しており、血管内治療デバイスscaffoldとしての可能性が示唆された。また、パターン化フィルムは孔の貫通・非貫通が制御可能であり、積層傾斜膜状、中空糸状などに成型加工できることも見いだした。

Research Products

• [Publications] 田中 賢: "特集ナノテク/バイオなど次世代注目技術と微細加工機器・システム自己組織化によるナノマテリアル"M&I. 1(8). 190-195 (2003)
• [Publications] 田中 賢: "自己組織化材料とバイオマテリアル"バイオマテリアル-生体材料-. 21(4). 337-337 (2003)
• [Publications] M.Tanaka: "Reconstitusion of liver tissue through tissue engineering"Surgery Frontier. 10(3). 21-24 (2003)
• [Publications] 田中 賢: "-高度先端治療デバイス-人工臓器の表面を生体適合化するマテリアル"BIO INDUSTRY(バイオインダストリー). 20(12). 21-24 (2003)
• [Publications] M.Tanaka: "Blood Compatibility of Poly(2-methoxyethyl acrylate)-Design of Novel Biointerfaces"Koubunshi Ronbunshuu. 60(8). 415-427 (2003)
• [Publications] M.Tanaka: "Effect of water structure on blood compatibility-Thermal analysis of water in poly(meth) acrylate-"J.Biomed.Mater.Res. 68A(4). 684-695 (2004)
• [Publications] 田中 賢: "バイオナノエンジニアリングマテリアル,自己組織化パターン表面の創製と機能,第1編,第8章"株式会社フロンティア出版. 350 (2004)