2014 Fiscal Year Annual Research Report
バイオハイブリッドロボティクス創成に向けた3次元細胞アセンブリと筋組織形成
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26709013
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
秋山 佳丈 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (80585878)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | バイオMEMS / 細胞アセンブリ / 磁気アルキメデス効果 / バイオアクチュエータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，従来の物理法則を利用したマイクロアクチュエータやセンサではなく，細胞や生体組織を機械部品として活用しようというバイオハイブリッドデバイスに関する研究が注目を集めている．しかし，これらのバイオハイブリッドデバイスにおいて，機械部品と比べ繊細な生体組織や細胞にダメージを与えることなく，所望の位置へ所望の数の筋細胞をアセンブリする技術は確立されていない．そこで，本研究では，申請者の提案する超高速磁気細胞アセンブリ法を用いて，マウス筋芽細胞およびiPS細胞等をマイクロ構造体へ3次元的にアセンブリし，マイクロ構造体上で筋組織へと分化させることで，自律的に移動するマイクロロボットを実証することを目的としている．本年度は，まず，細胞を標識すること無く任意形状の3次元組織を任意の位置に形成する電磁石システムの開発に向けて，有限要素法ベースの電磁場解析を行いその仕様を決定した．また，静磁場を用いた3次元アセンブリについても磁場解析を行ったうえで，蛍光ビーズを用いて実験を行った．特に，ネオジム磁石と鉄板を積層することで，高さ方向へ強い磁力を発生させることができ，細胞を浮遊させることができることを見いだした．さらに，磁力と重力のバランスを取ることで，その凝集位置を平面方向だけで無く，3次元的に制御できることにも成功した．また，蛍光ビーズだけではなく，マウス筋芽細胞を用いて，2本のマイクロピラー間を細胞で橋渡しすることにも成功した．
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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
昨年度，代表者の所属機関の異動があったため，磁場解析による電磁石デバイスについては設計にとどまったが，静磁場を用いたマイクロ構造体への細胞アセンブリについては，当初の予定を上回り，凝集位置の制御のみならず，マイクロピラー間への細胞による橋渡しまで成功している．
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| Strategy for Future Research Activity |
まず，昨年度設計した電磁石デバイスを完成させるともに，細胞凝集位置の制御について検討する．また，静磁場を用いた実験については，アセンブリした筋細胞を筋組織へと分化し，その駆動を実証するとともに，幹細胞を用いた実験についても検討を始めたい．
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| Causes of Carryover |
昨年度，代表者の所属機関の異動があったため，磁場解析による電磁石デバイスについては設計にとどめ，本年度実行予定であったマイクロ構造体への細胞アセンブリについての実験および検討を繰り上げて行った．そのため，電磁石デバイス作製費分を繰り越すこととなった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
当初の予定通り、次年度使用額とH２７年度請求額を合わせて電磁石デバイス作製にあてる予定である．
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