2017 Fiscal Year Annual Research Report
しなやかでウェットな半立体マイクロ構造体の露光作製及び新規バイオチップへの応用
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16H03845
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
須丸 公雄 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 上級主任研究員 (40344436)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高木 俊之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (10248065)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 光応答性ポリマー材料 / ハイドロゲル / フォトリソグラフィ / 半立体構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
可視光応答の光酸発生残基（PAG）で修飾されたpoly(methyl methacrylate)（pPAGMMA）を用いて作製したメッシュポケット構造を用いて、所定サイズ以上のヒトiPS細胞集塊が捕捉できる一方で、メッシュを通り抜けるサイズの小さい集塊は基材表面上に残存しないことを確認した。また、架橋hydroxypropyl cellulose （HPC）ハイドロゲルを光剥離した領域に、捕捉された細胞がエリア選択的に接着し、非常にコントラストの高い細胞パターニングが形成できることを確認した。
また、前年度に開発した光照射に応答して固体状態から速やかに水溶化する新規ポリマー（pNBANIPAAm）について、比較的疎水性の高いアクリルアミドモノマーを加えて共重合することにより、暗所下の長期安定性を向上させることに成功した。さらに、細胞接着阻害性である架橋HPCハイドロゲル層に、このポリマーをオーバーコートし、中性のリン酸緩衝水溶液中でパターン光照射を行うことで、所定のパターンに沿ってpNBANIPAAmを残存させた基材に細胞を播種すると、pNBANIPAAm残存域にのみ細胞が接着することを確認した。こうして形成されたパターン培養系に、さらに局所光照射を行うことで、選択的に細胞が剥離回収できることを実証した。
一方、途中に現像工程を挟む半立体ゲルシート構造の新しい作製スキームを確立、作製された構造が光照射に対して安定であることが確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
pPAGMMA薄層によってプレゲル層の架橋と架橋ゲル層の剥離の両方を光で誘起することで形成したポケット構造を用いて細胞集塊を捕捉できること、捕捉細胞を引き続き培養することで、パターン培養系が構築できることが実証され、ハイドロゲルからなる特異的な構造が、新しい細胞プロセシングに応用できることが実証された。
また新たに見出された光水溶性ポリマーについても、暗所化での長期安定性が改善され、これを用いて、細胞パターニングとそこからの選択的回収を光で行う新しい細胞プロセシング技術が実証されるに至った。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画においてハイドロゲルを用いて構成するとした特徴的な半立体構造が、細胞単層を用いても構成できる可能性が強く示唆され、これまでにない全く新しい細胞培養系の構築に展開できる見通しとなった。こうした培養系は、従来のディッシュ培養で発現されられなかった臓器特異的な生理機能が発現・維持できることが期待されるため、その実証に向けた検討についても進めることとする。まずは、肝実質細胞由来の株化細胞を用いて半立体細胞培養系を構築、CYP酵素やアルブミンの産生能を中心に生理機能の検討を行う。
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