研究課題
本研究では,単一細胞および組織レベルのバイオメカニクス、細胞の空間配置のロボット操作技術、機能組織の自動形成技術、組織化を誘導する力学的ストレス場の負荷技術、および各々の組織に固有の力学場に感応する人工基材の設計と成型加工技術(光マイクロ立体成型および高電圧紡糸)の開発を目的とする.今年度は下記の三課題について詳細な検討・解析を進めた。I.細胞の高精度空間配置および階層組織化技術:Dispenser(custom design)をCAD/CAMで操作するロボット加工技術によって、人工細胞外マトリックスゲル内への内皮細胞を打ち込み、毛細血管様組織形成を行った。加工技術としてエレクトロスピニングによる紡糸による人工血管を系統的に行い、ドラッグ徐放性、porosity制御および屈曲性、圧依存性を含めて、一連の研究成果をあげた。II.生体力学場に最適に感応し得る骨格基材の設計と生理的メカノ・ストレス負荷技術の開発:電界紡糸法等の活用により、生体力学場とよく適合した機械的特性を有する骨格基材(メカノアクティブ骨格基材)の作製として、動脈圧によく応答する人工血管を構築した。流血中の血管前駆内皮細胞を人工物界面で直接捕捉・分解誘導して内皮化を指向するバイオインターフェスの設計、プロトタイプを作製し、ブタを使って検証しつつある。III.細胞操作ベクトル材料の開発:昨年度までに確立した細胞接着性ゲルの表面弾性精密マイクロパターニング設計技術を応用して今年度は、鋸型弾性勾配の繰り返しパターンのより高精度な作製に成功し、メカノタクシスをよく制御することにより乱雑な細胞運動の整流化を可能とする細胞外力学場条件をした。また、この運動の過程で培養力場より細胞へ入力される振動的機械シグナルの活用に着目した新しい幹細胞操作材料の仮説を考案し、その具体的な材料設計に着手できた。
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