2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a bio-actuator by cell culture using collagen nanofibers
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26630093
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
橋本 稔 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (60156297)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 建 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (20143993) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | バイオアクチュエータ / 人工筋肉 / コラーゲン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では生体筋の有する優れた特性を発揮することのできる細胞培養バイオアクチュエータの創製を目指して、その基礎技術となる筋眼芽細胞の配向性制御手法の確立と培養筋細胞の収縮弛緩電気刺激条件の探索を目的として研究を実施した。
H27年度までにはコラーゲンファイバーを足場とした細胞の培養に成功し、コラーゲンシートを足場とした細胞培養では電気刺激によるシート状細胞の収縮弛緩挙動も確認している。また、特性向上を目的とした単層配向コラーゲンシートによる配向性制御実験では約半数の筋管細胞がシートの配向に対して平行に配向した。よって、コラーゲンシートの単層配向は筋管細胞に配向性を寄与することができたと考えられる。
培養筋細胞を用いたバイオアクチュエータを開発するためには、培養筋細胞の収縮弛緩挙動を制御する必要がある。そこでH28年度ではバイオアクチュエータの特性評価を目的とし、ディッシュに培養したC2C12に電気刺激を与え、その印加電圧や周波数などの刺激条件を変えて培養筋細胞の収縮弛緩挙動の変化を比較した。その結果、電極間距離が離れている方が大きな収縮挙動が見られた。また周波数を変更して比較した結果、0.5Hzでは収縮弛緩が十分になされており2Hz以上では弛緩の応答が遅れ十分な変位が得られないことが分かった。5Hz以上では弛緩が見られず強縮した。強縮の変位量が大きいことから、それを取り出すために10Hzのパルス刺激を0.5Hz間隔で印加と除去を繰り返した結果、周期的に強縮に近い変位を得ることができた。このことから、強縮を利用した電気刺激条件によって収縮弛緩の変位量を制御することができることを見出し、細胞培養バイオアクチュエータを制御する基礎技術を確立したと考えられる。
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