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高分子ソフト界面における分子鎖熱運動性を利用する細胞機能制御

公募研究

研究領域ソフトインターフェースの分子科学
研究課題/領域番号 23106716
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関九州大学

研究代表者

松野 寿生  九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50376696)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
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)
2012年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2011年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード細胞接着 / 高分子表面 / 力学特性 / 足場材料 / ポリメタクリル酸メチル / 分子鎖熱運動性 / 線維芽細胞 / 細胞骨格形成 / ポリスチレン
研究実績の概要

細胞など生体成分との接触下において利用されるバイオマテリアルの開発には、材料/生体成分界面の物性評価に基づく設計指針が必要とされている。本年度は、高分子試料として、単分散ポリメタクリル酸メチル(PMMA)および単分散ポリイソプレン(PI)を用いて作製した膜を足場とし、足場上における細胞挙動を評価した。PMMA膜はスピンキャスト法に基づきガラス基板上に製膜し、またPMMA層の厚さは任意に制御した。また、PMMAより弾性率が低く軟らかいPIを下地とし、PMMA膜を積層したPMMA/PI二層膜を作製した。二層膜におけるPI層の厚さは約400 nmとし、PMMA層の厚さは任意に制御した。これら高分子膜に対するマウス線維芽細胞L929の接着性(接着細胞数および細胞形態)を光学顕微鏡観察に基づき評価した。また、細胞内部の状態を評価するために、細胞骨格タンパク質アクチンファイバーの形成を蛍光顕微鏡観察に基づき評価した。PMMA/PI二層膜においてPMMA層の厚さが30 nm程度より薄化すると接着細胞数は顕著に減少し、さらに細胞伸展率も減少し、表面貯蔵弾性率のPMMA層の厚さ依存性と良い相関を示した。またPMMA層の厚さが 30 nm以下の二層膜では、細胞の骨格形成は抑制され不十分であった。一方、PMMA単層膜では、細胞挙動に膜厚依存性は観察されなかった。ここで用いたPMMAは高分子量体であり、培養条件下においてPMMA層はガラス状態であるが、その厚さが薄化すると、系としては力学的に不安定な足場となる。すなわち、細胞接着挙動がPMMA/PI二層膜表面の力学特性に依存して変化することが明らかとなった。細胞は高分子表面においてGPaオーダーで深さ方向に変化する力学特性を認識することが明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 学会発表 (7件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [学会発表] Cell Regulation at Polymeric Scaffold Surfaces with Mechanical Instability2012

    • 著者名/発表者名
      Hisao Matsuno
    • 学会等名
      The 9th SPSJ International Polymer Conference
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 年月日
      2012-12-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Mechanical Properties at Polymer/Water Interfaces on Initial Phase of Cell Adhesion2012

    • 著者名/発表者名
      Hisao Matsuno
    • 学会等名
      International Conference on Emerging Advanced Nanomaterials 2012
    • 発表場所
      Brisbane, Australia
    • 年月日
      2012-10-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高分子ソフト界面の構造・物性制御に基づく新規バイオ材料の構築2012

    • 著者名/発表者名
      松野寿生、下村信一朗、田中敬二
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川)(招待講演)
    • 年月日
      2012-03-28
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] An Effect of Mechanical Instability of Polymer Surface on Fibroblast Adhesion2012

    • 著者名/発表者名
      下村信一朗、松野寿生、田中敬二
    • 学会等名
      SOFTINTERFACE INTERNATIONAL MINISYMPOSIUMON BIOMATERIALS SCIENCE 2012
    • 発表場所
      筑波大学(茨城)
    • 年月日
      2012-03-18
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Surface Molecular Motion of Polymer Scaffolds on Cell Adhesion2011

    • 著者名/発表者名
      松野寿生、下村信一朗、田中敬二
    • 学会等名
      第21回日本MRS学術シンポジウム
    • 発表場所
      横浜市開港記念会館(神奈川)
    • 年月日
      2011-12-20
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] An Effect of Polymer Surface Stiffness on Fibroblast Adhesion2011

    • 著者名/発表者名
      下村信一朗、松野寿生、田中敬二
    • 学会等名
      The 3^<rd> Asian Symposium on Advanced Materials
    • 発表場所
      九州大学(福岡)
    • 年月日
      2011-09-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 合成高分子の表面凝集状態と細胞接着性との関係2011

    • 著者名/発表者名
      松野寿生、下村信一朗、田中敬二
    • 学会等名
      第64回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      京都大学(京都)
    • 年月日
      2011-09-08
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [図書] 波紋2013

    • 著者名/発表者名
      松野寿生
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      非溶媒中における(メタ)アクリレート高分子薄膜の分子鎖凝集状態
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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