Elucidation of mechanism and improvement of photo-response of cells on semiconductors; Development of multiple cells 3D printer

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02467
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26040:Structural materials and functional materials-related
• Research Institution: Kansai University
• Principal Investigator: Ueda Masato 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (40362660)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堤 祐介 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主席研究員 (60447498) ; 岩崎 泰彦 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (90280990) ; 池田 勝彦 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (20184434)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 生体材料 / セラミックス / 光応答

Outline of Final Research Achievements

The ultimate goal was to develop a cell printer capable of producing cell sheets with controlled cell adhesion positions by non-contact light irradiation.
Light-responsive ceramic thin films without biotoxicity were synthesised and their response was attempted to be improved. TiO2 and SrTiO3 films doped with Nb were synthesised by sputtering with two-cathodes. Obvious electromotive force and photocurrent were observed even when tablet device was employed as a light source, which can easily irradiate light in arbitrary shapes. The photo-response in SrTiO3 was found to be dependent on its surface orientation. The electromotive force can be increased by constructing a stacked structure of SrTiO3 and TiO2 films. In addition, WO3 and Fe2O3 films responsive to visible light have been synthesised. Cellular experiments confirmed that none of the synthesised films were toxic.

Free Research Field

材料物性

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

TiO2などのセラミック半導体に光を照射すると，表面の親水・疎水制御や電位制御などが可能であることが知られている。しかし，細胞培養や細胞シートの作製において，その機能を積極的に利用しようとした試みは皆無であった。TiO2膜に紫外光を照射することで誘起される反応を利用して細胞の接着を忌避できることがわかっている。本研究では，生体為害性がなく，可視光に応答する酸化物膜を複数合成した。バイオマテリアルにおいて半導体における光応答の利用は新規な切り口である。タブレット端末など既存のデバイスと併用することで，細胞の配置をコントロールした細胞シートを非接触で作製可能な細胞プリンターに繋がると考えている。