2016 Fiscal Year Annual Research Report
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15J01948
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
下村 信一朗 九州大学, 工学研究院, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2017-03-31
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| Keywords | 高分子スキャホールド / 細胞接着 / 力学特性 / 薄膜 / 界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体組織における細胞の様々な挙動は、足場である高分子スキャホールドの構造・物性と深く関わっている。近年、高分子スキャホールドの力学物性が重要な因子として注目されている。本研究では、これまでに、ガラス状高分子薄膜の界面力学特性に着目し、細胞挙動に影響を及ぼすことを明らかにしている。初年度において、ポリスチレン(PS)薄膜をラインアンドスペース(L&S)パターン上に調製したPS/L&Sスキャホールドを作製した。PS膜の下層にはパターンの凸部と凹部である空洞が交互に並んでいることを考慮すると、PS表面は力学的に安定な領域と不安定な領域が2次元にパターン化されているとみなせる。このようなスキャホールドを用い、線維芽細胞の挙動を評価した結果、細胞の接着、伸展および増殖挙動がPS膜の薄化により誘起される膜の2次元力学パターンに強く依存することを明らかにした。本年度は、線維芽細胞の挙動がPS/L&Sスキャホールドの2次元力学パターンに依存する機構を理解することを目的とする。
細胞は基質に接着した際、基質に牽引力を及ぼすことで周囲の機械的特性を感知する。線維芽細胞の牽引力に対するPS/L&Sスキャホールドの力学応答を有限要素法に基づく構造力学シミュレーションに基づき評価した。その結果、凹部上のPS膜において、PSの膜厚が薄化すると、細胞とPS膜との接着点に生じるせん断応力が減少し、また同時に、細胞中心部直下の膜が深さ方向に歪むようになることが分かった。凹部上のPS表面において、種々の細胞挙動が抑制されることが示唆された。
本研究で得られた成果は、高分子薄膜の界面力学特性に基づく細胞機能制御の可能性を秘めており、その意義は極めて大きい。また、再生医療に資する新規高分子スキャホールドの設計指針に繋がることから非常に重要であるといえる。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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