| 研究課題/領域番号 |
18J20984
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
池上 康寛 九州大学, 工学府, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| キーワード | 機能性分子固定化 / ナノファイバー / ヘパリン / 神経組織再生 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、神経組織の再生を促進可能な機能性分子を固定化し、局所濃度を有効値に保つことが可能なナノファイバー足場基材、及び神経再生を阻害する炎症組織の侵入を抑制するチューブ構造体の開発により、自家神経移植に代わる長距離神経欠損の治療法創出を目的とする。
本年度は、本研究の一番の課題である機能性分子固定化能を有する足場の開発を行った。足場を開発するにあたり、本研究ではベースマテリアルとしてゼラチン(細胞が接着、移動するための足場の役割を担う天然高分子)、ポリカプロラクトン(PCL, 足場の強度向上が可能な生分解性合成高分子)を用いた。また、機能性分子固定化能を付与するために、神経組織再生に有効な各種機能性分子との親和性を有するヘパリンを化学的に足場に導入した。
神経組織再生のための足場開発においては、細胞の足場への良好な接着が前提となる。そこで、様々な繊維径、組成の繊維性足場を微細繊維の製造法として知られるエレクトロスピニング法により作製後、神経モデル細胞の足場への接着性を指標に足場作製条件の最適化を行った。その結果、神経組織の再生において重要とされる再生神経のガイド機能が報告されているサブミクロンオーダーの繊維径を有する条件の中では、ゼラチンとPCLの質量比が67: 33、導入時に使用するヘパリン溶液の濃度が1.0 mg/mlの時に高い接着性を示した。
また、当基材上で機能性分子溶液を用いて神経モデル細胞を培養したところ、ヘパリン導入条件において機能性分子の固定化に起因する旺盛な細胞形態の変化と神経ガイド機能が確認された。
以上より、当基材が良好な神経系細胞の接着性、神経ガイド機能、そして機能性分子を固定化、保持する機能を有していることが示された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度の科研費交付申請時に予定していた研究計画は、機能性分子固定化能を固定化可能な足場基材の開発であった。昨年度までの研究結果に囚われず、足場開発における課題を的確にとらえ一つずつ着実に解決した結果、本研究における一番の課題である神経再生に有効な機能性分子を固定化し、局所濃度を有効値に保つことが可能なナノファイバー足場基材の開発に成功した。また、当基材は既往の報告と同様に神経系細胞のガイド機能を有しており、機能性分子の固定化により既存の足場基材を凌駕する効果を有すると期待された。
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| 今後の研究の推進方策 |
ナノファイバー足場基材の開発については、神経モデル細胞だけではなく神経組織を構成している初代神経系細胞を単離取得し、機能性分子固定化による再生促進効果を立証していく。また、固定化する機能性分子の量や種類を最適化することで、機能性分子の組み合わせによる神経再生促進への相乗効果について評価していく。
神経組織再生のためのチューブ構造体の開発においては、炎症組織の侵入抑制による再生経路の確保が重要視される一方で、再生過程における良好な栄養素の供給が望まれている。そこで本研究では、多孔質性チューブ構造体の開発し、管壁のポアサイズを制御することで栄養素の選択的透過を目指す。具体的には、高い物質拡散性と比較的高い形状維持性を有するスポンジ構造と細胞の侵入が困難な細孔を有するファイバーシートを組み合わせることでチューブ構造体の作製を試みる。
当基材の移植評価に向けた神経欠損モデルの作製については、基材の開発を行いながら同時進行でモデル作製手技の取得や病態評価を行っていく予定である。
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