| 研究課題/領域番号 |
20K20961
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分18:材料力学、生産工学、設計工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
永井 萌土 豊橋技術科学大学, エレクトロニクス先端融合研究所, 教授 (00580557)
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| 研究分担者 |
沼野 利佳 豊橋技術科学大学, エレクトロニクス先端融合研究所, 教授 (30462716)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | 超並列単一細胞操作 / 決定論的加工 / 光硬化 / ペリスタポンプ / 外骨格 / バイオインク / 超並列単一細胞加工 / バイオ3Dプリンティング / ピペットアレイ / ノズルアレイ / マイクロ流体工学 / 細胞プリンティング / 光硬化性樹脂 / 細胞被覆 / 多点光照射 / 決定論的 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
腫瘍や臓器の生命現象を生体外で効率的に調査することが求められている。従来のバイオプリンティングでは，単一細胞配置と処理数増加の両立の達成は困難であった。本研究では，この困難さを打破するため，申請者の有する細胞操作技術，微細加工技術を基軸に，構造を知能化・2Dアレイ化するアイデアで細胞加工原理を刷新する。これにより決定論的かつ超並列的(=100万個レベル)単一細胞加工へとパラダイムをシフトし，新規のバイオ3Dプリンティング法を開発する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では「決定論的超並列単一細胞加工技術」の創成により，バイオ3Dプリンティングの革新を目指した。ペリスタポンプを搭載し，被覆用チャンバを独立させたピペットアレイを新たに開発した。この作製には吸引・吐出口，細胞用流路，空圧バルブを有した多層構造の形成を利用した。ピペットに外骨格と3軸リニアステージを設けて，治具で固定した。吐出用の溶液へ移動を可能とし，実験を安定化させた。捕獲や吐出性能は，表面張力と基板間相互作用も影響を与えた。細胞の位置固定技術としてバイオインクで細胞を固定する技術を確立した。バイオインク内でも細胞は増殖し，細胞はゲルを分解した。1週間の長期にわたり高生存率を保った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
生体外で緻密な多細胞組織を超並列で10の6乗個形成できれば，十分な細胞間相互作用により生体内の状態を再現し，腫瘍や臓器の生命現象を効率的に調査できる。従来のバイオ3Dプリンティングの配置では，トレードオフが存在しており，高い並列処理数と細胞個数の制御性は両立できなかった。本研究では，申請者の有する細胞操作技術，微細加工技術をベースに，構造を知能化・2Dア レイ化するアイデアを活用し，この配置原理を刷新することに成功した。
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