2014 Fiscal Year Annual Research Report
導電性高分子ゲル電極による高効率な細胞刺激システムの開発
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25246016
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
西澤 松彦 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20273592)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鳥光 慶一 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00393728)
長峯 邦明 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00551540)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ハイドロゲル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コラーゲン、アガロース（寒天）、グルコマンナン（蒟蒻）などのハイドロゲルの表面に導電性高分子PEDOTが配線された「導電性高分子ゲル電極」の作製プロセスを確立し、電極特性の改良を進めながら、その低侵襲性を活かして培養細胞への通電デバイスの開発を行った。導電性高分子ゲル電極は、「細胞・生体安全性」「生体組織と同等の柔軟性」「電気分解が起き難い高容量」そして「分子（酸素や栄養）の透過性」を有する前例のない電極であり、培養環境を乱さない細胞との電気的インターフェース形成が期待できる。本年度は特に、PEDOTとポリウレタンの複合体に関して最適な比率を見出し、それをガラス板上にパターニングする技術を開発した。さらに、この伸縮性電極パターンをダブルネットワークゲルの表面にPEDOTの電解重合によって接着した。得られたハイドロゲル基板電極の安定性（導電率やゲルへの接着性）を引っ張り、屈曲、乾燥、加熱などの刺激を加えて評価し、非常に安定であることを明らかにした。例えば、いったん乾燥させて1/10程度のサイズになっても、水に浸せば数分で元の状態に戻り、電気特性も大きくは変化していなかった。医療応用に必要なオートクレーブ滅菌（200度、2気圧）を行っても壊れることが無かった。細胞親和性に関しても、ニューロンと筋芽細胞を用いて評価し、細胞毒性がないことが確認できた。骨格筋細胞の培養系と組み合わせた“動く”細胞チップの開発に対して見通しがついたといえる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
水中に6ヶ月以上保存しても導電率に大きな劣化が見られず、また、一度乾燥させた後の膨潤操作によっても剥離が起きないなど、予想を超える安定性が得られた。電解重合による高分子の複合化で接着する、という新しい技術の効果が示されたといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
電解重合と接着方法のバリエーションとして光グラフト重合の可能性を探る。上手くいけば透明な接着層が実現するので、ソフトコンタクトレンズなどへの応用が拓ける。
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