負イオンパターン注入による基材表面での成体幹細胞の配列・細胞体形状制御と分化誘導

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20360018
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 辻 博司 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教 (20127103)
• 研究分担者: 石川 順三 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80026278) ; 高岡 義寛 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90135525) ; 佐藤 弘子 京都大学, 大学院・工学研究科, 研究員 (00093245) ; ソムマニ ピヤロット 京都大学, 大学院・工学研究科, 研究員 (40512968)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 負イオン注入 / 表面改質 / 細胞親和性 / 間葉系幹細胞 / 神経回路網 / 細胞チップ

研究概要

炭素負イオンを高分子材料にパターン注入することにより、ラット骨髄由来の間葉系幹細胞を注入パターンに沿った自発的な配列接着を形成した。また、パターン配列を保持したままで神経細胞や骨芽細胞に分化することに成功した。パターン幅を狭くすることにより、細胞体形状の伸長方法や細胞核の長軸方向を配列することができた。また、ポリ乳酸に炭素や酸素負イオンを注入することにより、細胞が接着した細胞シートや細胞ストリングを形成した。更に、ガラス上でもプラズマ処理と負イオンパターン注入処理により、幹細胞の配列接着を実現した。

研究成果

• [雑誌論文] Surface Modification of Silica Glass by CHF3 Plasma Treatment and Carbon Negative-Ion Implantation for Cell Pattern Adhesion (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuji, P.Sommani, Y.Hayashi, H.Kojima, H.Sato, Y.Gotoh, G.H.Takaoka, J.Ishikawa
  • 雑誌名: Surface and Coatings Technology to be published
  • 査読あり
• [雑誌論文] Line-Width of Ion Beam-Modified Polystyrene by Negative Carbon Ions for Fine Adhesion Pattern of Mesenchymal Stem Cells (2011)
  • 著者名/発表者名: P.Sommani, H.Tsuji, H.Kojima, H.Sato, Y.Gotoh, J.Ishikawa
  • 雑誌名: Surface and Coatings Technology to be published
  • 査読あり
• [雑誌論文] Irradiation effect of carbon negative-ion implantation on polytetrafluoroethylene for controlling cell- adhesion property (2010)
  • 著者名/発表者名: P.Sommani, H.Tsuji, H.Kojima, H.Sato, Y.Gotoh, J.Ishikawa
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B Vol.B268 ページ: 3231-3234
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Modification of Silicone Rubber for Adhesion Patterning of Mesenchymal Stem Cells by Water Cluster Ion Beam (2010)
  • 著者名/発表者名: P.Sommani, G.Ichihashi, H.Ryuto, H.Tsuji, Y.Gotoh, G.H.Takaoka
  • 雑誌名: Ion Implantation 2010(Eds : J.Matsuo, M.Kase, T.Aoki, T.Seki, American Institute of Physics, 2010) Vol.IIT2010 ページ: 302-305
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Modification by Negative-Ion Implantation (2009)
  • 著者名/発表者名: J.Ishikawa, H.Tsuji, Y.Gotoh
  • 雑誌名: Surface and Coatings Technology Vol.203 ページ: 2351-2356
  • 査読あり
• [雑誌論文] Negative Ion Implantation for Pattering Mesenchymal Stem Cell Adhesion on Silicone Rubber and Differentiation into Nerve Cells with Preserving Their Adhesion Pattern (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuji, P.Sommani, M.Hattori, T.Yamada, H.Sato, Y.Gotoh, J.Ishikawa
  • 雑誌名: Surface and Coatings Technology Vol.203 ページ: 2562-2565
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adhesion Patterning of Mesenchymal Stem Cells on Polystyrene Surface by Carbon Negative-Ion Implantation and Neuron Differentiation on the Position (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuji, P.Sommani, M.Hattori, T.Yamada, H.Sato, Y.Gotoh, J.Ishikawa
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Vol.B266 ページ: 3067-3070
  • 査読あり
• [学会発表] Ion Patterned Adhesion for Neuron Network Synthesis (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuji
  • 学会等名: European Material Research Society Spring Meeting E-MRS 2011, B4-1(Invited)
  • 発表場所: Nice, France
  • 年月日: 2011-05-10
• [学会発表] Osteoblast Patterning on Silicone Rubber by using Mesenchymal Stem Cells and Carbon Negative-Ion (2010)
  • 著者名/発表者名: P.Sommani, H.Tsuji, H.Sato, Y.Gotoh, J.Ishikawa, G.H.Takaoka
  • 学会等名: 21st International Academic Symposium of Materials Research Society of Japan, MRS-J2010, S-12-G
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2010-12-22
• [学会発表] Pattern modification of polymer surface by negative ion beam for neuron network formation (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuji, P.Sommani, H.Sato, Y.Gotoh, J.Ishikawa, G.H.Takaoka
  • 学会等名: International Negative Ion Beam Symposium, NIBS2010, O-42
  • 発表場所: Takayama, Japan.
  • 年月日: 2010-11-18
• [学会発表] Ion Beam Modification of Polymers for Self-Aligned Adhesion of Mesenchymal Stem Cells and Control of Nuclei Orientation (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuji, P.Sommani, T.Yamada, H.Kojima, H.Sato, Y.Gotoh, J.Ishikawa
  • 学会等名: 10th European Conference on Accelerators in Applied Research and Technology, ECAART 10, PI-14
  • 発表場所: Grifada, Greek.
  • 年月日: 2010-09-13
• [学会発表] Negative-ion beam degradation of proteins for adhesion patterning of brain neuronal cells (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuji, P.Sommani, H.Sato, Y.Gotoh, J.Ishikawa, G.H.Takaoka
  • 学会等名: 17th International Conference on Ion Beam Modification of Materials, IBMM2010, #336
  • 発表場所: Montreal, Canada.
  • 年月日: 2010-08-24
• [学会発表] Negativeion beam modified polymeric surfaces for controls of individual cell arrangement and cell-nucleus orientation (2010)
  • 著者名/発表者名: P.Sommani, H.Tsuji, H.Sato, T.Yamada, H.Kojima, Y.Gotoh, J.Ishikawa
  • 学会等名: 17th International Conference on Ion Beam Modification of Materials, IBMM2010, #455
  • 発表場所: Montreal, Canada.
  • 年月日: 2010-08-24
• [学会発表] Surface Modification of Silicone Rubber for Adhesion Patterning of Mesenchymal Stem Cells by Water Cluster Ion Beam (2010)
  • 著者名/発表者名: P.Sommani, H.Tsuji, H.Sato, Y.Gotoh, J.Ishikawa, G.H.Takaoka
  • 学会等名: 18th International Conference on Ion Implantation Technology, IIT2010, P2-58
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2010-07-07
• [学会発表] Carbon Negative-Ion Implantation for Positive- Pattern of Avidin on Polystyrene (2009)
  • 著者名/発表者名: P.Sommani, H.Tsuji, H.Sato, Y.Gotoh, J.Ishikawa, G.H.Takaoka
  • 学会等名: 20th International Academic Symposium of MRS-J2009, R-17-G
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2009-12-09
• [学会発表] Cell Adhesion Pattering on Polystyrene by Using Avidin Coating and Carbon Negative-Ion Implantation (2009)
  • 著者名/発表者名: P.Sommani, H.Tsuji, H.Sato, Y.Gotoh, J.Ishikawa, G.H.Takaoka
  • 学会等名: 20th International Academic Symposium of MRS-J2009, R-P05-G
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2009-12-08
• [学会発表] Degradation of Proteins for Neuronal-Cell-Adhesion Pattering by Carbon Negative-Ion Implantation (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuji, P.Sommani, H.Sato, Y.Gotoh, J.Ishikawa, G.H.Takaoka
  • 学会等名: 20th International Academic Symposium of MRS-J2009, R-P06
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2009-12-08
• [学会発表] Surface Modification of Silica Glass by CHF3 Plasma Treatment and Carbon Negative-Ion Implantation for Cell Pattern Adhesion (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuji, P.Sommani, Y.Hayashi, H.Kojima, H.Sato, Y.Gotoh, G.H.Takaoka, J.Ishikawa
  • 学会等名: 16th International Conference on Surface Modification of Materials by Ion Beam, SMMIB 2009, PC-06
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] Line-Width of Ion Beam-Modified Polystyrene by Negative Carbon Ions for Fine Adhesion Pattern of Mesenchymal Stem Cells (2009)
  • 著者名/発表者名: P.Sommani, H.Tsuji, H.Kojima, H.Sato, Y.Gotoh, J.Ishikawa
  • 学会等名: 16th International Conference on Surface Modification of Materials by Ion Beam, SMMIB2009, PC-13
  • 発表場所: Tokyo, Japan.
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] Carbon Negative-Ion Implantation on Silicone Rubber with Narrower Line Width for Pattern Adhesion of Mesenchymal Stem Cells and Control of Nuclei Orientation (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuji, P.Sommani, T.Yamada, H.Kojima, H.Sato, Y.Gotoh, J.Ishikawa
  • 学会等名: 15th International Conference on Radiation Effects in Insulators, REI-15, C20
  • 発表場所: Padova, Italy
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] Radiation Effect of Carbon Negative-Ion Implantation on Polytetrafluoroethylene for Controlling Cell-Adhesion Property (2009)
  • 著者名/発表者名: P.Sommani, H.Tsuji, H.Sato, T.Yamada, H.Kojima, Y.Gotoh, J.Ishikawa
  • 学会等名: 15th International Conference on Radiation Effects in Insulators, REI-15, C22
  • 発表場所: Padova, Italy.
  • 年月日: 2009-09-03
• [学会発表] Mesenchymal Stem Cell Patterning and Its Differentiation into Neuron on Silicone Rubber Modified by Carbon Negative-IoImplantation (2009)
  • 著者名/発表者名: P.Sommani, H.Tsuji, H.Sato, T.Yamada, H.Yamada, Y.Gotoh, J.Ishikawa
  • 学会等名: 2nd Asian Biomaterials Congress 2009 in conjunction with IUMRS-ICA2009, ABMC-1-07P
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2009-07-26
• [学会発表] Adhesion Patterning of Mesenchymal Stem Cells on Silicone Rubber by Carbon Negative-Ion Implantation for Artificial Nerve-Cell Network Formation(invited talk) (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuji
  • 学会等名: Huntsville Ion Beam Institute, HIBI2009
  • 発表場所: Huntsville, AL USA.
  • 年月日: 2009-07-14
• [学会発表] Minimum Line-Width on Silicone Rubber Modified by Carbon Negative-Ion Implantation for Self-Aligned Adhesion of Mesenchymal Stem Cells and Orientation Control of Nucleus (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuji, P.Sommani, H.Kojima, Y.Hayashi, H.Sato, Y.Gotoh, J.Ishikawa, G.H.Takaoka
  • 学会等名: 2nd Asian Biomaterials Congress 2009 in conjunction with IUMRS-ICA2009, ABMC-1-06P
  • 発表場所: Singapore.
  • 年月日: 2009-06-26
• [学会発表] Nuclei Orientation of Mesenchymal Stem Cells on Narrow Regions of Silicone Rubber Modified by Carbon Negative-Ion Implantation (2008)
  • 著者名/発表者名: P.Sommani, H.Tsuji, H.Sato, H.Kojima, Y.Gotoh, J.Ishikawa
  • 学会等名: IUMRS International Conference in Asia 2008, IUMRS-ICA2008, MO-3
  • 発表場所: Nagoya, Japan.
  • 年月日: 2008-12-10
• [学会発表] Comparison of Implantation Conditions of Carbon Negative Ions for Pattern Adhesion of Mesenchymal Stem Cells on Polymeric Surfaces (2008)
  • 著者名/発表者名: H Tsuji, P Sommani, T Yamada, H Kojima, H Sato, Y Gotoh, o Ishikawa
  • 学会等名: IUMRS International Conference in Asia 2008, IUMRS-ICA2008, MP-3
  • 発表場所: Nagoya, Japan.
  • 年月日: 2008-12-10
• [学会発表] Effect of Decreasing Line-Width in Carbon Negative-Ion Pattern-Implantation into Polystyrene Surface upon Adhesion of Mesenchymal Stem Cells (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuji, P.Sommani, H.Kojima, H.Sato, Y.Gotoh, J.Ishikawa
  • 学会等名: 4th Vacuum and Surface Sciences Conference of Asia and Australia, VASSCAA-4, 28P100
  • 発表場所: Matsue, Japan.
  • 年月日: 2008-10-28
• [学会発表] C-implantation for Avidin Patterning on Polystyrene (2008)
  • 著者名/発表者名: P.Sommani, H.Tsuji, H.Kojima, H.Sato, Y.Gotoh, J.Ishikawa
  • 学会等名: The 4th Vacuum and Surface Sciences Conference of Asia and Australia, VASSCAA-4, 28P099
  • 発表場所: Matsue, Japan.
  • 年月日: 2008-10-28
• [学会発表] Modified Minimum Line-Width in Carbon Negative-Ion Implantation for Self-Aligned Adhesion of Mesenchymal Stem Cells on Silicone Rubber and Orientation Control of Nucleus (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuji, P.Sommani, T.Yamada, H.Kojima, H.Sato, Y.Gotoh, J.Ishikawa
  • 学会等名: 16th International Conference on Ion Beam Modification of Materials, IBMM08, PB14-03
  • 発表場所: Dresden, Germany.
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] Negative-Ion Beam Modified Silicone Rubber for Patterning Adhesions of Mesenchymal Stem Cell and Its Differentiated Neurons (2008)
  • 著者名/発表者名: P.Sommani, H.Tsuji, H.Sato, T.Yamada, H.Kojima, Y.Gotoh, J.Ishikawa
  • 学会等名: 16th International Conference on Ion Beam Modification of Materials, IBMM08, PB14-04
  • 発表場所: Dresden, Germany.
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] Principal Concepts in Develop- ment of Ion Sources in Kyoto University (invited) (2008)
  • 著者名/発表者名: J.Ishikawa
  • 学会等名: 9th International Conference on Applications of Nuclear Techniques, CRETE08
  • 発表場所: Crete, Greek.
  • 年月日: 2008-06-12
• [学会発表] Neuron Arrangement on Silicone Rubber by Using Differentiation from Mesenchymal Stem Cells and Carbon Negative-Ion Implantation (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuji, P.Sommani, M.Hattori, T.Yamada, H.Sato, Y.Gotoh, J.Ishikawa
  • 学会等名: 9th International Conference on Applications of Nuclear Techniques, CRETE08
  • 発表場所: Crete, Greek.
  • 年月日: 2008-06-12