| 研究課題/領域番号 |
17H01482
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
北岡 卓也 九州大学, 農学研究院, 教授 (90304766)
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| 研究分担者 |
一瀬 博文 九州大学, 農学研究院, 准教授 (00432948)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | セルロース / キチン・キトサン / ナノファイバー / 構造多糖 / 界面修飾 / 細胞・組織培養 / バイオインターフェース / バイオマテリアル |
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| 研究実績の概要 |
天然多糖系バイオマテリアル研究の新機軸を打ち出すべく、林産物由来ナノセルロースや海産物由来ナノキトサンの固体形状や糖鎖界面をいかした細胞外マトリックスの機能模倣・新機能創発に挑み、最終年度の2019-2020年度は以下の研究成果を得た。
【ナノセルロース界面に集積したカルボキシ基の細胞接着誘導効果】親水性多糖であるセルロースは、本来は細胞非接着素材であるにもかかわらず、適度なカルボキシ基の導入により、高い細胞接着性を発現する事実を見出した。その機構について、初期接着挙動、接着性タンパク質の吸着挙動、ライブセルイメージングによる詳細な細胞挙動を精査した結果、マウス線維芽細胞NIH/3T3の仮足形成を誘引し、シグナル伝達系を活性化することが示唆された。これらは、ヒト肝ガン細胞HepG2のような上皮細胞には見られなかった。細胞と基材のバイオ界面で起こる生体反応を、基材側の材料設計で制御できる可能性が示唆された。
【ナノキトサンとの複合化による協奏的細胞接着誘導効果】キチンを脱アセチル化して得られる塩基性多糖ナノファイバーのキトサンナノファイバー薄膜上でNIH/3T3細胞を培養しても全く接着できないにもかかわらず、表面カルボキシ化ナノセルロースとの複合化により、細胞培養用ポリスチレン基材を凌駕する細胞接着性が発現した。この複合化により基材はさらに親水的になり、細胞接着には不利であったが、高い初期接着性と高い細胞増殖性の双方が発現し、多糖基材から受けるバイオシグナルが細胞の接着挙動を活性化することが示唆された。
本研究により、従来型のコラーゲンやヒアルロン酸などの生体内の“実バイオ素材”ではなく、樹木や甲殻類から大量に入手でき、構造・機能設計が可能な多糖ナノファイバーを用いる新規バイオアダプティブ基材の開発コンセプトを実証できた。医工学材料の変革領域研究として、今後の展開に期待が持たれる。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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