2009 Fiscal Year Annual Research Report
負イオンパターン注入による基材表面での成体幹細胞の配列・細胞体形状制御と分化誘導
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20360018
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
辻 博司 Kyoto University, 工学研究科, 助教 (20127103)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 弘子 京都大学, 工学研究科, 研究員 (00093245)
SOMMANI Piyanuch 京都大学, 工学研究科, 研究員 (40512968)
高岡 義寛 京都大学, 工学研究科, 教授 (90135525)
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| Keywords | 負イオン注入処理 / パターン表面改質 / 親疎水性制御 / 間葉系幹細胞 / 自発的パターン配列接着 / 分化誘導 / 生体適合性制御 / 石英ガラス |
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| Research Abstract |
(1)狭い改質表面での幹細胞の接着特性を調べるため、各種高分子材料に幅0～50μmで長さ4mm(先端角約1゜)の楔状スリット列を有する注入マスクを介して炭素負イオンを10keV、3×10^15ions/cm^2注入して、ラット骨髄由来の間葉系幹細胞を培養した。注入幅15μm以上では、複数の細胞が接着したが、それ以下では単一の細胞が注入領域に並んで接着した。細胞核が接着する最小幅は3μmであったが、細胞の先端は幅1μm以下まで伸展した。数μm幅の注入領域には細胞核は、注入長手方向に沿って、核の長軸が配向した。
(2)幅50μmで炭素負イオン注入したポリスチレン上でラット骨髄由来の間葉系幹細胞を分化させる実験として、骨細胞への分化誘導(市販骨細胞分化誘導培地利用)を試みた。その結果、幹細胞では、ラインパターンに配列接着を示していたが、分化後は、試料全体に接着する細胞となった。
骨細胞の同定は、カルシウムやコラーゲンの検出で行った。
(3)石英ガラス上での自発配列接着の為の処理プロセス開発を行った。石英ガラス上面は親水性で接触角は40゜程度と小さく、細胞接着性が良い。従って、このままでは細胞接着のパターニングは不可能である。このため、石英ガラスにCHF3プラズマ処理(20W, 120秒)を加えた結果、表面にはCF結合が導入され、疎水化(接触角は88゜)に成功した。次いで、プラズマ処理石英ガラスにパターンマスクを介して、炭素負イオンを注入した。その結果、注入領域では、CF結合が消失して、親水化した。このように炭素負イオン注入領域には細胞接着性が付与されてことから、ラット骨髄由来の間葉系幹細胞を培養した結果、注入パターンに沿った細胞接着が得られた。以上から、石英ガラスガラス表面での幹細胞のパターン接着制御が可能なプロセスを開発した。
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