ナノ構造スキャフォールドとラマン計測による幹細胞のメカノトランスダクション解明
| Project/Area Number |
19KK0357
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Field |
Polymer/Textile materials
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
藪 浩 東北大学, 材料科学高等研究所, 准教授 (40396255)
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| Project Period (FY) |
2019 – 2021
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥14,820,000 (Direct Cost: ¥11,400,000、Indirect Cost: ¥3,420,000)
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| Keywords | メカノトランスダクション / スキャフォールド / ハニカム / 自己組織化 / ナノラセン |
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| Outline of Research at the Start |
培養基材の弾性率やナノ～ミクロンスケールの表面構造が幹細胞の接着・増殖・分化に与える影響とその機序を分子レベルで解明することは再生医療・組織工学の分野において非常に重要な課題である。本国際共同研究では、Bordeaux UniversityのOdaらが持つラセン状シリカナノ構造体上での細胞培養技術を基研究に取り入れることで、ラセン状シリカナノ構造体上で培養した幹細胞の分子動態をIn Situ解析することを目的とする。基研究でのミクロンスケール構造上の知見と、本国際共同研究のナノスケール微細構造上の知見を合わせることで、幹細胞分化に影響を与える作用機序を統合的に解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
培養基材の弾性率やナノ~ミクロンスケールの表面構造が幹細胞の接着・増殖・分化に与える影響とその機序を分子レベルで解明することは再生医療・組織工学の分野において非常に重要な課題である。近年、メカノバイオロジー研究の発展により、足場素材の物理的・構造的特性によっても培養細胞の機能性が飛躍的に 変化することが知られつつある。培養基材の弾性率やナノスケールから細胞スケール(ミクロンスケール)における表面構造が幹細胞の接着・増殖・分化などの 挙動に大きな影響を与えていることが報告されており、細胞内での分子レベルでの作用機序の解明が急務となっている。しかしながら弾性率が数MPa~数GPaでセルラー(細胞と同等)サイズ~サブセルラーサイズにおける研究はこの研究領域のミッシングリンクとなっている。本国際共同研究では、従来検討してきたハニカム多孔質膜の高機能化に加え、Bordeaux UniversityのOdaらが持つラセン状シリカナノ構造体上での細胞培養技術 を基研究に取り入れることで、新しい足場の構築を目指す。また、独自の微粒子作製法であるSORP法により、近赤外励起磁性SERS粒子を用いて分子動態をIn Situ解析することを目的とする。今年度は前年度に引き続き新型コロナウィルス感染の広がりのため、フランスへの渡航が困難であったことから、国内においてサンプルの検討とWEB会議システム等を活用したディスカッションを通して研究を進めた。その中でハニカム多孔質膜上にテトラエトキシシラン（TEOS）をコートした後UV-オゾン処理によりその表面をシリカ化すること、さらにMg蒸気でシリサイド化することに成功し、ラセン状シリカナノ構造体のリファレンスとなるシリカからなる多孔膜の作製を完了した。さらにマスクを介したUV-オゾン処理を行うことで、シリカコート部位を選択的にパターニングできる技術の開発にも成功した。
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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
新型コロナウィルス感染症のパンデミックにより共同研究先であるフランスへの渡航は不可能な状態であるが、WEB会議システムを適宜活用して研究計画については概ね順調に経過している。現在もフランスはロックダウン下にあるため、渡航は困難であり、渡航計画の策定は困難である事から、国内における検討を引き続き進めることとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年4月時点で外務省から渡航中止勧告が出ている状態であり、渡航スケジュールを策定することが困難である。そのため、基本的に国内で研究を進め、適宜WEB会議システムなどを通してBordeaux大とのコラボレーションを進める。
すでにリファレンスとしてシリカコートハニカム多孔膜の作製については昨年度完了したため、最終年度である本年度は、ラセン状シリカナノ構造体との比較を進める。すでにサンプルについては入手済みであるが、比較検討のためのサンプル入手を進め、足場材料への成型を検討する。ラセン状シリカ構造体は通常DMF分散液として得られるが、超音波処理によってその長さが変化することが知られているため、適切な長さになるように超音波処理を施す。
また、スキャフォールドとしての成形性を付与するために、ポリマーコートなどについても検討を行う。シリカなどの表面に強固に結合するカテコール基を側鎖に持つ両親媒性ポリマーの合成にはすでに成功しており、これらのポリマーを用いて多様な溶媒に分散し、製膜可能なシリカナノ構造体の作製を探索する。また、焼成処理などにより、ポリマーを除去することで、最終的にシリカナノ構造体の塗布膜と、水滴を鋳型としてハニカム構造体と同様に多孔膜を形成したサンプルを作製し、その構造・物性について検討を進める。最終的にシリカコートハニカムスキャフォールドと、ラセン状シリカナノ構造体ハニカムスキャフォールドの物性について比較検討を行う。
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
