2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development and application of novel bio-inks able to use for 3D-molding of biomacromolecules
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17K05932
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
水野 稔久 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90345950)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | バイオインキ / 細胞培養足場 / 不織布 / 架橋性高分子 / 細胞接着 / 増殖因子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、(1)蛋白質や機能性核酸などの生体高分子を変性させることなく3次元に印刷形可能な「生体高分子に対するバイオインキ」の開発を行い、こちらを用いた(2)幾つかの代表的形状に3次元印 刷造形した生理活性材料構築の検討と、(3)細胞培養基材としての機能評価を通して生体材料構築技術としての有効性の評価を目指していた。前年度までに、ポリγグルタミン酸ベースのバイオインキの開発を行っていたが、本年度はデキストランベースのバイオインキについても開発を行ない、さらにこれに元々当研究室で扱っていたポリアクリルアミド系のバイオインキも交えて、細胞培養材料としての検討を進めた。不織布形態にてこれらバイオインキの細胞培養材料としての利用を検討したが、ここでいずれの材料についても、そのままでは培地中での安定性や細胞接着性について問題性が出てくることがわかった。そこでこの解決策として、これらのバイオインキを芯に持ち、その外側をポリεカプロラクトン、あるいはゼラチンを鞘構造として持つ、コアシェル型不織布として用いる検討を進めた。これにより、最終的にタンパク質を保持させつつ安定に細胞培養が可能であり、さらにあらかじめ内包させていたタンパク質を徐放可能な材料として、コア部分にポリアクリルアミド系のバイオインキ、シェル部分に架橋ゼラチンを用いた材料が最適であることがわかった。あらかじめ内包させていたタンパク質の徐放速度は、コア部分に用いるポリアクリルアミド系のバイオインキの架橋度を調節することで可能となった。そこで実際に、あらかじめ線維芽細胞増殖因子basic-FGFを内包させたコアシェル不織布を作成し、マウス由来の線維芽細胞であるNIH3T3細胞を播種して、細胞増殖過程への効果を確認した。その結果、材料からの細胞増殖因子の徐放に基づく、顕著な細胞増殖速度の加速が確認された。
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