2014 Fiscal Year Research-status Report
エレクトロスピニング法による組織再生用ポリ乳酸ポーラスナノファイバー足場の開発
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26420027
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
片山 傅生 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (70161065)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森田 有亮 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (80368141)
田中 和人 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (50303855)
仲町 英治 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (60099893)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ファイバースキャホールド / ポーラス構造 / 中空構造 / ポリ乳酸 / エレクトロスピニング / 軟骨再生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，培養軟骨内部への栄養供給を維持するため，エレクトロスピニングによる中空およびポーラス構造を有するポリ乳酸（PLLA）ファイバーの紡糸技術の開発を行った．
中空構造を有するPLLAファイバーの紡糸技術開発のため，二重ノズルの製作を行い，中空構造を有するPLLAファイバーの紡糸条件探索を行った．1,3-dioxolaneにPLLAを溶解させた12 w/v％ PLLA溶液を外側溶液として，また60%エタノール水溶液を内側溶液として紡糸することで，直径約2.96μmの中空構造を有するPLLAファイバーの作製に成功した．中空PLLAファイバー内部に蛍光試薬が流入していく様子を観察し，作製した中空PLLAファイバーの中空構造は狭窄せず高い連通性を有していることを確認した．次に，中空PLLAファイバー内の培養液が培養軟骨内部へ供給されるよう，ファイバー壁へ透過孔を設けることを試みた．アルギン酸粒子を添加したPLLA溶液を紡糸した後に，作製した中空PLLAファイバーを蒸留水に浸漬することでアルギン酸粒子を除去した．SEM観察により，アルギン酸粒子の除去後にPLLAファイバーに透過孔が形成されることが確認された．
また，ポーラス構造を有するPLLAファイバーの紡糸技術の開発を行った．1,3-dioxolaneにPLLAを溶解させたPLLA溶液にPEOを添加することでPLLA/PEO溶液を作製し，高湿度下で紡糸条件探索を行った．ファイバー表面および断面のSEM観察により，PEOを添加することでファイバーが多孔質構造を有することを確認した．アガロースゲルに包埋し，一端を蛍光試薬に浸漬した多孔質ファイバーを蛍光顕微鏡で観察した結果，網目状の蛍光像が確認され作製した多孔質ファイバー内部に蛍光試薬が流入していく様子が観察された．これより，作製した多孔質ファイバーは内部に連通孔を有していることが確認された．
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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
今年度は，研究計画として挙げた中空ナノファイバー紡糸条件の探索およびポーラスナノファイバー紡糸条件の探索に取り組んだ．作製した2重ノズルを用いて，外側溶液をPLLA溶液，内側溶液をエタノール溶液とすることで，直径数μの中空状のPLLAファイバーの紡糸を可能とした．さらに，PLLA中空ファイバーを作製する際に，PLLA溶液にアルギン酸粒子を添加することで，そのチューブ壁に透過孔を形成させることに成功した．蛍光溶液を用いてファイバー形態を評価したところ，ファイバーに狭窄が無いことが確認された．さらに，蛍光溶液の集中箇所が確認され，ファーバー内に浸透した培養液が形成させた透過孔からスキャホールド内に滲み出すことも確認された．また，PLLA溶液にPEOを添加し高湿度下で紡糸することで，ポーラス構造を有するナノファイバーの作製に成功した．SEM観察によりファイバー中心部までポーラス構造を有していることが確認され，また蛍光溶液により培養液の浸透性も維持されていることが確認された．以上より，概ね順調に進展していると評価できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は，今年度までに開発した多孔中空ファイバースキャホールドについてさらに多孔の形成箇所を均等かつ密とするようにさらなる最適な創製条件探索を行う．ポーラスファイバースキャホールドについても保水性の向上に取り組む．また，開発した多孔中空ファイバースキャホールドおよびポーラスファイバースキャホールドに軟骨細胞を播種し，培養過程において多孔質構造とすることによる培養液供給の向上により軟骨細胞活性が維持されるかを評価する．
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| Causes of Carryover |
中空ファイバーおよびポーラスファイバーの紡糸条件の探索において，順調に条件探索が進んだため，当初想定していたスピニング装置の改良のための消耗品代や評価のための原材料費などが低く抑えられた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
さらに多孔構造ファイバーを安定して紡糸できる技術改善と，スキャホールドとしての細胞活性の維持に対する効果の検証のための，装置消耗品や培養および検査用試薬に使用する．
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