2016 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 – 2018-03-31
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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 |
本研究では，細胞や生体組織を機械部品として活用するバイオハイブリッドデバイスの創成に向けて，細胞のアセンブリ技術の開発を行っている．研究代表者の提案する高速磁気細胞アセンブリ法を用いて，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の確立を目指す．H28年度は，バイオハイブリッドデバイスの一例として，これまでに確立した疑似反磁性細胞アセンブリと灌流培養法を組み合わせることで，心筋細胞によるマイクロピラー駆動を実証した．
まず，疑似反磁性細胞アセンブリとネオジム磁石とSUS430プレートを組み合わせた磁石アレイにより，チャンバー底面に設置した2本のマイクロピラー間に橋渡しする形で，新生児ラットより摘出した心筋細胞をアセンブリし細胞凝集体を形成した．そして，そのままこれまでに確立した灌流培養法により数日培養することで，自律的に拍動する心筋組織を微小構造体上に直接形成することに成功し，心筋組織の収縮によりマイクロピラーが変位することを確認した．次に，この心筋組織に各周波数の電気パルス刺激を行い，筋組織の力学的特性をピラーの変位に基づき評価した．骨格筋組織では刺激周波数がだいたい5 Hzを越えると強縮する様子が見られるが、心筋組織であるため強縮はせずに，最大5Hz程度の単収縮を行った．また、構築した心筋組織をαアクチニンおよびDAPIで染色し，心筋組織が構築されていることを確認した．
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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
H27年度に確立した疑似反磁性細胞アセンブリと灌流培養法を応用し，バイオハイブリッドデバイスの一例として，疑似反磁性アセンブリによりマイクロピラー間に収縮能を持った筋組織を構築することに成功した．さらに，この筋組織の収縮によるマイクロピラーの変形に基づき，収縮特性を評価を行うに至った．
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| Strategy for Future Research Activity |
まず，構築した心筋組織のより詳細な力学的特性の評価を行う．
さらに，複数のマイクロピラーへの同時アセンブリすることでデバイスのアレイ状での構築など，より複雑なバイオハイブリッドデバイスの実証に向けて研究を進めて行きたい．
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| Causes of Carryover |
筋組織構築に当初の想定以上の時間を要したため，次年度以降も再現性のある実験データ取得に向け，研究を継続するため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は，細胞培養関連消耗品を購入する．
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