2022 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of analytical technique of bone regeneration mechanism using MEMS array device vibrating cell
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22H01430
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
南 和幸 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (00229759)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中原 佐 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (00756968)
佐藤 克也 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (10403651)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | Bio MEMS / 細胞 / 骨再生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
全身振動療法により骨形成が促進されることが明らかになっているが、そのメカニズムは明らかでは無い。先行研究により微小振動が骨形成を促進するメカニズムには細胞が関与していると考えられており、細胞の振動感知メカニズムおよびその解明手法を明らかにすることが必要である。本研究では、微小振動下にある細胞小器官の動態を把握する観察・解析手法の実現を目標としている。令和４年度は以下の成果を得た。
1．高速度カメラにより、位相差および微分干渉による細胞観察実験を行い、最適な観察条件を調査した。また顕微鏡の照明系を改造して明るい観察像を得られるように工夫した。微分干渉観察法では十分なコントラストの像が得られなかったが、位相差観察法では細胞振動MEMSアレイデバイスを用いた低周波数の振動下における実験において、細胞小器官の観察が可能であることを確認した。また、振動微小ステージ上の流体の流れを散布したマイクロビーズの動きで評価したところ、振動微小ステージ上では振動に伴う流体力は作用しないことが確認できた。
2．共焦点レーザ顕微鏡を用いた観察では、高速での位置計測を可能にするため、ラインスキャンによる観察・計測を行った。簡易的な振動装置で加振した細胞を蛍光観察したところ、細胞質と細胞核の変位に差があることが示唆された。その差は微小であり、測定精度の向上と検証が必要であることが分かった。
3．振動微小ステージを振動させるための磁気マイクロアクチュエータの駆動に必要な磁束/磁場を形成できる磁気回路設計を行った。実際の顕微鏡で使用するために、観察機器との干渉を避けつつ磁極を配置する操作性等も満足させる必要があるため複雑な構成となった。製作するための部品図を完成させた。
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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
ほぼ研究目標を達成できたが、観察手法における改善課題が明確となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．計画通りに高速度カメラを用いた蛍光観察手法の開発・評価を行う。また、高周波数での観察を可能にするため、高感度カメラおよび更なる照明系の改良検討を行う。
２．レーザ顕微鏡による蛍光観察において、細胞振動MEMSアレイデバイスを用いた観察実験を行い、その有用性と課題を明らかにし、デバイスの改良を行う。
３．磁気回路を完成させ、顕微鏡下で振動微小ステージを駆動して、駆動条件と振動特性を明らかにする。
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