| 研究課題/領域番号 |
24H00802
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分90:人間医工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
木戸秋 悟 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (10336018)
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| 研究分担者 |
政池 彩雅 九州大学, 先導物質化学研究所, 学術研究員 (90981845)
久保木 タッサニーヤー 九州大学, 先導物質化学研究所, 助教 (20526834)
玉田 薫 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (80357483)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2028-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2025年度)
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| 配分額 *注記 |
48,230千円 (直接経費: 37,100千円、間接経費: 11,130千円)
2025年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
2024年度: 16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
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| キーワード | 細胞運動 / 応力ゆらぎ / ウェーブレット解析 / 微視的界面レオロジー / UMAP解析 / ナノ薄膜設計 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究課題は、応募者の独自発明である「非一様力学場・非定住培養による細胞機能活性化・治療効果増強技術」(2023年日欧中3カ国で特許査定*。米豪印で審査中)の実用製品化展開を目指す上で、より汎用性・普及性の高いドライ高分子薄膜修飾基板への同技術原理の実装を目的とし、次の３点の課題に取り組む。１）細胞の伸縮接着モードを誘導する高分子薄膜のナノ力学設計、２）細胞の長周期ゆらぎ増幅とメカノ活性化を精密定量するウェーブレット解析評価指標開発、３）開発基材を用いた治療効果増強幹細胞製造のための非臨床POCの取得。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題は、応募者の独自発明である「非一様力学場・非定住培養による細胞機能活性化・治療効果増強技術」(2023年日欧中3カ国で特許査定。米豪印で審査中)の実用製品化展開を目指す上で、より汎用性・普及性の高いドライ高分子薄膜修飾基板への同技術原理の実装を目的とし、次の３点の課題に取り組む。１）細胞の伸縮接着モードを誘導する高分子薄膜のナノ力学設計、２）細胞の長周期ゆらぎ増幅とメカノ活性化を精密定量するウェーブレット解析評価指標開発、３）開発基材を用いた治療効果増強幹細胞製造のための非臨床POCの取得。初年度は、研究項目１として、高分子一様修飾基材において細胞接着斑の成長・成熟・崩壊の代謝回転を促進するナノ界面の力学設計を検討するとともに、細胞の接着形態の伸縮モードの定量的精密評価の指標開発に関する研究項目２についても、ウェーブレット解析による細胞伸縮の長周期ゆらぎ強度・周波数特性のエネルギー強度・密度値の評価検討を行った。これら２項目を通じて、超長鎖ポリアクリアルアミドの応力緩和調整層と、ポリリジンによる細胞接着性付与層の二層薄膜の作製を検討し、細胞の伸縮モードが最大化する各層の設計条件の探索を行った。細胞伸縮が増強し得る膜の要件として、応力緩和層の下地基材への拘束密度の最適化の重要性が把握できたが、伸縮レンジの拡大のためには細胞接着斑のターンオーバーをさらに速める必要性も見出された。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
細胞形態伸縮ゆらぎを増強する高分子ナノ薄膜界面の設計において、特に細胞形態のゆらぎ評価の手法として、面積変化加速度の時間波形のウェーブレット解析およびそのスケログラムからのUMAP解析を今年度確立している。その解析法を踏まえての細胞形態ダイナミクスの評価が可能となっており、高分子膜の本質的な設計要件がより明確となりつつあるため。
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| 今後の研究の推進方策 |
細胞形態伸縮ゆらぎを増強する高分子ナノ薄膜界面の設計の本質的要件は、細胞接着斑のターンオーバーを制御する分オーダーの応力緩和特性の導入にあり、さらにその高分子膜特性を時間にわたって保持させる安定性の確保も重要と把握された。これら2点についての改良のため、今後は接着斑において局所的に生じるpH低下をトリガーとして膜変形が誘導される高分子膜の検討を開始する。
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