2004 Fiscal Year Annual Research Report
パターン化負イオン注入処理によるバイオインターフェイスの形成
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14350020
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
辻 博司 京都大学, 工学研究科, 助手 (20127103)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 弘子 京都大学, 工学研究科, 助手 (00093245)
石川 順三 京都大学, 工学研究科, 教授 (80026278)
後藤 康仁 京都大学, 工学研究科, 助教授 (00225666)
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| Keywords | 負イオン注入 / 接触角 / 神経細胞接着特性 / 人為的神経回路 / バイオインターフェイス / 神経突起伸展特性 / 外部電気刺激 / 分化誘導 |
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| Research Abstract |
(1)パターン化負イオン注入基材での神経細胞回路の形成に関する研究(担当:辻博司、後藤康仁)
ガラス基板上の薄膜高分子材料(ポリスチレンPS、ポリイミドPI)に炭素負イオンを微細なマスクパターン(幅:50μm)を介してラット由来の神経細胞PC-12hの接着特性を調べた結果、PSでは10keV以上,3x10^<15>ions/cm^2以上の注入条件で注入領域への細胞の選択接着に有効であった。他方、PIでは10keV以上で1x1015ions/cm2以上で非注入領域への選択接着が得られた。なお、PIにおいては、5keVという低エネルギーでは注入量により注入領域への神経細胞の選択接着が観測された。
(2)負イオン注入処理表面の物性評価とタンパク吸着性の評価(担当:辻博司、石川順三)
負イオン注入処理した各種高分子材料(PS,シリコーンゴムSR, PI)の接触角を気泡法により測定した結果、注入処理表面の水の接触角は浸水など環境により次第に変化することが判明した。しかし浸水後24時間で飽和傾向を示した。これより、乾環境での水滴法よりも湿潤環境で測定する気泡法が親疎水性評価には適していることが判明した。また、負イオン注入処理でPS, SRは接触角が低下(PSで約10°、SRで約20°)し親水化するが、PIは接触角が増大し(約15°)疎水化することが判明した。負イオン注入処理表面のタンパク質吸着性を光電子分光分析法で評価した結果、SR表面では成長因子FGFやNGFおよびゼラチン選択的吸着が確認された。つまり、炭素負イオン注入処理表面はタンパク吸着が選択的に生じ、細胞接着や神経突起伸展が促進された。
(3)外部電気刺激に対するパターン化形成した神経回路の興蛮応答(担当:辻博司、佐藤弘子)
容量性電極を用いた外部電気刺激印加下で神経突起伸展の分化過程を調べた結果、正パルス印加電極方向への優先的神経突起伸展を示した。これより、人為的神経回路の神経細胞接続形態を人為的に操作できる可能性を得た。また、容量性電極を介した外部電気刺激による神経細胞の興奮誘起を微小ガラス電極により測定した結果、外部刺激に対してその上に位置する神経細胞は興奮することが判明し、バイオインターフェイスの入力として利用できることが実証された。
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