2022 Fiscal Year Annual Research Report
Developments of basic technologies for realizing in vivo micro-machines
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20K21130
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤田 克昌 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (80362664)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | ２光子重合 / 深紫外光 / 非線形光学 / 生体適合材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに開発した可視光２光子造形装置において、光重合開始剤を添加しない状態で生体適合性材料による造形が可能であること、また、造形後の構造の力学特性の定量的評価、および造形した材料の生体適合性について検討を行った。開発した可視光２光子造形装置に、ラマン散乱分光光学系、およびブリルアン散乱分光光学系を組み込むことにより、２光子重合を生じた場所での分子構造の変化、および光重合により生じる弾性率の変化を測定し、造形した材料の力学特性の把握を行った。材料には、PEGdaを用い、様々な光強度下で重合させた構造物を計測したところ、10GHz付近のブリルアン散乱ピークのシフトと、炭素二重結合および炭素間単結合のラマン散乱ピークの強度変化に強い相関が確認された。これらの結果から、材料の縦弾性係数が光重合により3-5GPaまで変化し、その変化が炭素間結合のラマン散乱ピークの強度により定量的に計測できることが示された。造形した材料への生体適合性を示すために、PEGdaとI型コラーゲンの混合材料を、光重合開始剤を添加せずに硬化させた。硬化した材料の上でHeLa細胞を培養した結果、細胞が構造体上で増殖する様子が確認された。また、細胞の動態および形態制御への利用のため、細胞非接着性の生体適合材料の光重合についても検討を行った。非接着性のタンパク質として知られる牛血清アルブミン（BSA）にクロスリンカーとしてメタクリル酸グリシジル(GMA)を付加したものを材料に用いた。光硬化したBSA-GMA上ではHeLa細胞は接着性を示さないこと、また窪みをもった構造上でスフェロイドを形成することが確認された。これらの実験により、生体内での微細構造体と周囲の細胞との相互作用を制御することが可能であることが示された。
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