2018 Fiscal Year Annual Research Report
3D fabrication of biomaterial constructs for tissue engineering
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17F17722
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
福田 淳二 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (80431675)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
ZHANG BINBIN 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2017-11-10 – 2020-03-31
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| Keywords | 毛細血管 / ３Dプリンタ / バイオインク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Second year
1) Development of 3D fabrication protocols for tissue engineering.
電気化学細胞脱離には、２つの必須要件がある。１つは、電気伝導性のある電極材料を作製すること、もう一つは、三次元的な細胞配置の制御技術である。３D形状に電気伝導性を付与するために、金メッキ技術を確立し、細胞への影響がないことを確認した。また、３Dプリンタを利用した細胞配置技術について、市販の３軸駆動装置、圧力装置、シリンジノズルなどを組み合わせることで構築し、細胞を吐出可能であることを確認した。
2) Fabrication and cultivation of cells for tissue function and regeneration.
細胞を包埋するための３Dプリンタ用バイオインクとして、ゼラチンをベースとした光架橋性ハイドロゲル、ナノセルロースをベースとした熱架橋ハイドロゲルを作製した。ゼラチン光架橋性ハイドロゲルには、血管内皮細胞などを包埋して、細胞が遊走し自己組織化によりネットワーク構造を形成することを示した。また、共焦点レーザー顕微鏡でネットワーク構造を定量する手法を確立した。金をコートしたニードル表面に、両性イオンオリゴペプチドを修飾し血管内皮細胞の層状構造を形成させ、これをゼラチン光架橋性ハイドロゲルに電気化学的に転写することで、血管様構造を作製可能であることを示した。一方で、ゼラチン光架橋性ハイドロゲルのみの場合は、細胞密度に応じて培養中にゲルがシュリンクすることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請時のPurpose of Proposed Researchには、下記のように記載した。The purpose of this proposed research project is two-fold. This project will seed a new collaborative link between the host group of Prof Fukuda at Yokohama National University and my institute at UOW, where the coupling of the 3D biofabrication techniques with the CED approach will provide an exciting opportunity for the development of novel and effective approaches for the development of scaffolds for tissue repair and regeneration. この共同研究を発端として、UOWと横浜国立大学は昨年度末に大学間協定を締結するに至った。また、研究内容についても、３Dプリンタ技術と電気化学細胞脱離の技術が、申請書の計画通り、結びつきつつあることから、順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は最終年度となるため、これまでに確立した電気化学細胞脱離法とバイオインクを含めた３Dプリンタ技術を組み合わせて、血管構造を含む細胞組織体の構築に取り組む。特に、バイオインクについては、組成や架橋密度の違いから細胞包埋後のシュリンクに大きな違いが生じることが分かってきたことから、作製後のハイドロゲルのシュリンクを踏まえて設計する。これにより従来は立体的な構造を直接３Dプリンタで作製する必要があったが、その後の変形を考慮することで、むしろ単純化した作製しやすい構造を３Dプリンタで作り、培養中のハイドロゲル収縮により目的の形を作製する４D（３D＋時間）ティッシュエンジニアリングを提案できるのではないかと考えている。また、得られたデータは、国際共著論文として英文ジャーナルに投稿することを目指す。
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Research Products
(1 results)
