研究課題
本研究では、これまでにコラーゲンゲルに包埋した樹立筋芽細胞の伸張培養によって作製した三次元培養骨格筋を、工学的に応用することを目的とした。このため、培養骨格筋の強力化（課題１）、伸縮運動機構の導入（課題２）、ならびに、３ヶ月間の駆動時間を目標とした体外培養機構の開発（課題３）について取り組んだ。課題1については、ビタミンCなどの薬物刺激や温熱刺激を加えることで、培養骨格筋の強力化を図った。ビタミンCを加えることで収縮力の増大が観察された。温熱刺激については、一時的に収縮力が減弱するものの、通常温度に戻して培養することで急激に回復することを見出した。課題2では、伸縮運動機構に代わり、浮力の利用について検討した。培養骨格筋を2本用い、ピストン駆動型のモジュールを作製したところ、繰り返し収縮運動することが可能なデバイスを作製することが出来た（特許出願準備中）。課題3では、長時間駆動の課題を探るため、電気刺激後の疲労について検討した。単収縮反応は収縮力の増加傾向を示し、完全強縮反応は収縮力を減少させることが明らかとなった。また、同じ完全強縮を起こさせる電気刺激でも周波数の違いによって、収縮力の回復が可能な電気刺激と不可能な電気刺激があることが明らかとなった。また、長期間連続して単収縮反応を起こさせることで、有意に等尺性収縮力の増加を示すことが明らかとなった。なお、静置した場合での3ヶ月以上の駆動を確認したが、連続運動することは電気刺激によってでは電気分解などによる培地の劣化のため、容易でないことが示唆された。そこで機械刺激による新たな収縮装置を作製したところ、今後のマイオカイン産生デバイスへ発展できることが示唆された。
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すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 6件) 備考 (1件)
ACS Biomat Sci Eng
巻: 5 ページ: 5721-5726
巻: 5 ページ: 5669-5680
Soft Actuators -Materials, Modeling, Applications, and Future Perspectives-
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10.1007/978-981-13-6850-9_38
https://www.oit.ac.jp/laboratory/room/152
