研究課題
脳は1000億個の神経細胞が織り成す複雑なシステムであり、感覚情報処理から高次脳機能にいたるその機能の諸原理を工学的に理解するためには、機能素子である神経細胞の集団的な活動様式に関する知見の獲得が必要である。本研究では、単一細胞レベルで制御された入出力接続を有する小さな神経回路(「人工神経細胞回路」)を、数個の神経細胞を構成要素として再構築するための、表面ナノ改質技術の開発に取り組んでいる。初めに、神経細胞をアレイ化させるためのナノ改質スライドガラスの作製法を開発した。半導体微細加工技術を用いて細胞親和性の異なる2種類の有機シラン単分子膜をガラス基板上にパターニングし、この基板を鋳型としてヒヨコ胚前脳より採取した初代培養神経細胞をアレイ化することに成功した。さらに、培養環境下において神経突起の伸長方向を制御するための液中表面改質法の開発を行った。高出力フェムト秒レーザーを光学顕微鏡下で集光し、細胞接着を阻害する単分子膜上を走査する。これにより、約2umの精度で細胞接着阻害表面を接着性表面へと改質し、細胞が接着できる領域を新たに作製することができる(K.Okano et al.,ChemBioChem2011.)。この方法を用いて、神経突起の伸展方向の制御や軸索を分岐させることなどに成功した。このように培養環境下で神経突起を誘導することが可能になったことで、神経細胞の種類や信号伝達方向を厳密に制御した神経細胞回路を自由に構築するための基礎技術を確立することができた。
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Langmuir
巻: 26 ページ: 9950-9955
Journal of Biomedicine and Biotechnology
巻: 2010 ページ: 290516
http://www.tuat.ac.jp/~mc_lab/index-j.html
