生体適合性ナノファイバマトリクスによる細胞分化能の時空間制御

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22350104
• 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: 高分子・繊維材料
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 陳 勇 京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 教授 (70512458)
• 研究分担者: 劉 莉 京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 特定助教 (50380093) ; 亀井 謙一郎 京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 特定助教 (00588262)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 高分子機能材料 / ナノファイバマトリクス / 幹細胞工学 / 神経ネットワーク

研究概要

申請者らが独自に構成した生体適合性ナノファイバマトリクスを用いた多能性マイクロ流体システムを構成し,胚性幹細胞(ES Cell)および誘導多能性幹細胞(iPS Cell)の分化過程とその方向を制御する.特に,神経細胞の形成に着目して神経細胞ネットワークの形成試験を行う.細胞増殖を促進しうる空間パターンと生化学材料を導入した基材を用い,神経軸索と樹状突起の生長およびシナプス接合の生成を促す.マイクロ流路と集積マイクロ電極アレイを組み合わせ,構成された神経細胞ネットワークの動的特性の解析と制御とを行う.本研究の進展により,神経系バイオマーカ・薬剤の高効率スクリーニング(HTS)テスタのみならず,バイオマシンインタフェイスのモデルが提供される.

研究成果

• [雑誌論文] Fabrication of gelatin nanopatterns for cell culture studies (2013)
  • 著者名/発表者名: S. S. Li, J. Shi, L. Liu, J.J. L. Li. M. Jiang, C. X. Luo, K. Kamei, Y. Chen
  • 雑誌名: Microelectron. Eng 巻: (in press)
  • DOI: doi:10.1016/j.mee.2013.01.05
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemically defined scaffolds created with electrospun synthetic nanofibers to maintain mouse embryonic stem cell culture under feeder-free conditions (2012)
  • 著者名/発表者名: Li Liu, Qinghua Yuan, Jian Shi, Xin Li, Dong Jung, Li Wang, Kaori Yamauchi, Norio Nakatsuji, Ken-ichiro Kamei, Yong. Chen
  • 雑誌名: Biotechnol. Lett. 巻: 34 (10) ページ: 1951-1957
  • DOI: doi:10.1007/s10529-012-0973-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth propagation of yeast in linear arrays of microfluidic chambers over many generations (2011)
  • 著者名/発表者名: Li Wang, Jiaji Liu, Xin Li, Jian Shi, Jie Hu, Ran Cui, Zhi-Ling Zhang, Dai-Wen Pang, and Yong Chen
  • 雑誌名: Biomicrofluidics 巻: 5(4) ページ: 044118-044127
  • DOI: doi:10.1063/1.3668243
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microfluidic devices with disposable enzyme electrode for electrochemical monitoring of glucose concentrations (2011)
  • 著者名/発表者名: X. Li, F. Zhang, J. Shi, L. Wang, J.H. Tian, X.T. Zhou, L.M. Jiang, L. Liu, Z.J. Zhao, P.G. He and Y. Chen
  • 雑誌名: Electrophoresis 巻: 32(22) ページ: 3201-3206
  • DOI: doi:10.1002/elps.201100355
  • 査読あり
• [雑誌論文] Patterning cells and shear flow conditions: Convenient observation of endothelial cell remoulding, enhanced production of angiogenesis factors and drug response (2011)
  • 著者名/発表者名: Li Wang, Zhi-Ling Zhang, Joanna Wdzieczak-Bakala, Dai-Wen Pang, Jianmiao Liu and Yong Chen
  • 雑誌名: Lab Chip 巻: 11 ページ: 4235-4240
  • DOI: doi:10.1039/c1lc20722a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved seedless hydrothermal synthesis of dense and ultralong ZnO nanowires (2011)
  • 著者名/発表者名: Jing-Hua Tian, Jie Hu, Si-Si Li, Fan Zhang, Jun Liu, Jian Shi, Xin Li, Zhong-Qun Tian and Yong Chen
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 22(24)
  • DOI: doi:10.1088/0957-4484/22/24/245601
  • 査読あり
• [雑誌論文] PMGI nanofibers as a tool for architecture control in engineered cardiac tissue (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Orlova, N. Magome, Li Liu, Y. Chen, K. Agladze
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 32 ページ: 5615-5624
  • DOI: doi:10.1016/j.biomaterials.2011.04.042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Integrated and diffusion-based micro-injectors for open access cell assays (2011)
  • 著者名/発表者名: Xin Li, Li Liu, Li Wang, Ken-ichiro Kamei, Qinghua Yuan, Fan Zhang, Jian Shi, Akihiro Kusumi, Min Xie, Zhenjie Zhao and Yong Chen
  • 雑誌名: Lab Chip 巻: 11 ページ: 2612-2617
  • DOI: doi:10.1039/C1LC20258H
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of polymer fiber scaffolds by centrifugal spinning for cell culture studies (2011)
  • 著者名/発表者名: Li Wang, Jian Shi, Li Liu, Emilie Secret, Yong Chen
  • 雑誌名: Microelectron. Eng. 巻: 88 ページ: 1718-1721
  • DOI: doi:10.1016/j.mee.2010.12.054
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of cell culture in microfluidic devices with differet bi-layer substrate (2011)
  • 著者名/発表者名: Jian Shi, Li Liu, Yong Chen
  • 雑誌名: Microelectron. Eng. 巻: 88 ページ: 1693-1697
  • DOI: doi:10.1016/j.mee.2011.01.047
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differentiating stem cells on patterned substrates for neural network formation (2011)
  • 著者名/発表者名: Chunxiong Luo, Li Liu, Xiaofang Ni, Li Wang, Shi-ichiro Nomura, Quyuan Qi, Yong Chen
  • 雑誌名: Microelectron. Eng. 巻: 88 ページ: 1707-1710
  • DOI: doi:10.1016/j.mee.2010.12.062
  • 査読あり
• [雑誌論文] Correlation between cell growth rate and glucose consumption determined by electrochemical monitoring (2011)
  • 著者名/発表者名: Fan Zhang, Jinghua Tian, Li Wang, Pingang He, Yong Chen
  • 雑誌名: Sens. & Act B 巻: 156 ページ: 416-422
  • DOI: doi:10.1016/j.snb.2011.04.067
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth and attachment of embryonic stem cell colonies on single nanofibers (2010)
  • 著者名/発表者名: Li Liu, Jun Shi, QH Yuan, Li Wang and Y Chen
  • 雑誌名: Micro and Nanosystems 巻: 2 ページ: 269-273
  • DOI: doi:10.2174/1876402911002040269
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell imprinting and AFM imaging of cells cultured on nanoline patterns (2010)
  • 著者名/発表者名: Zhou XT, Zhang F, Hu J, Li X, Ma XM, Chen Y
  • 雑誌名: Microelectronic Engineering 巻: 87 ページ: 1439-1443
  • DOI: doi:10.1016/j.mee.2009.11.128
  • 査読あり
• [雑誌論文] High resolution and hybrid patterning for single cell attachment (2010)
  • 著者名/発表者名: Hu Jie, Shi Jian, Zhang F, Lei L, Li Xin, Wang Li, Liu Li, Chen Yong
  • 雑誌名: Microelectronic Engineering 巻: 87 ページ: 726-729
  • DOI: doi:10.1016/j.mee.2009.12.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Channel height dependent protein nucleation and crystal growth in microfluidic devices (2010)
  • 著者名/発表者名: Lounaci Malika, Chen Yong, Rigolet Pascal
  • 雑誌名: Microelectronic Engineering 巻: 87 ページ: 750-752
  • DOI: doi:10.1016/j.mee.2009.11.154
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parametric optimization of micro-contact printing based thermal transfer of electrospun nanofibers (2010)
  • 著者名/発表者名: Liu Jun, Shi Jian, Secret Emilie, Wang Li, Zhang Haoli, Chen Yong
  • 雑誌名: Microelectronic Engineering 巻: 87 ページ: 2513-2517
  • DOI: doi:10.1016/j.mee.2010.06.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reversed cell imprinting, AFM imaging and adhesion analyses of cells on patterned surfaces (2010)
  • 著者名/発表者名: Zhou Xiongtu, Shi Jian, Zhang Fan, Hu Jie, Li Xin, Wang Li, Ma Xueming, Chen Yong
  • 雑誌名: Lab on Chip 巻: 10 ページ: 1182-1188
  • DOI: doi:10.1039/b926325j
  • 査読あり
• [学会発表] Gelatin nanofibrous scaffold to maintain human ES/iPS cells for long-term period (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichiro Kamei
  • 学会等名: Joint SCA and iCeMS Symposium
  • 発表場所: Merbourne (Australia)
  • 年月日: 20130212-13
• [学会発表] Gelatin nanofibrous scaffold enables maintaining human ES/iPS cells for long-term period (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichiro Kamei
  • 学会等名: The 1st Bristol-Kyoto Symposium 2013
  • 発表場所: Bristol (UK)
  • 年月日: 2013-01-10
• [学会発表] Nanofiber scaffolds to maintain human pluripotent stem cells under feeder-free conditions (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichiro Kamei
  • 学会等名: Mini-symposium of WPI-iCeMS and Edinburg University
  • 発表場所: Edinburg (UK)
  • 年月日: 2013-01-08
• [学会発表] Development strategy of artificial cellular microenvironments (2012)
  • 著者名/発表者名: Yong Chen
  • 学会等名: CLS-iCeMS Joint Symposium: Crossing Boundaries: Stem Cells, Materials, Mesoscopic Sciences, and Beyond
  • 発表場所: Beijing (China)
  • 年月日: 20120420-22
• [学会発表] Gelatin nanofibrous scaffold enables expanding human pluripotent stem cells for long-term period (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichiro Kamei
  • 学会等名: 6th Nanobiotechnology Symposium
  • 発表場所: Kyoto (Japan)
  • 年月日: 2012-11-07
• [学会発表] Artificial regulatory microenvironments (niche) for controlling cell function (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichiro Kamei
  • 学会等名: IEEE Nanotechnology Material and Devices Conference, (IEEE-NMDC)
  • 発表場所: Hawaii (USA)
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] Phenotypic and transcriptional modulation of human pluripotent stem cells induced by nano/microfabrication materials (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichiro Kamei
  • 学会等名: MicRO Alliance Meeting 2012
  • 発表場所: Freiburg (Germany)
  • 年月日: 2012-06-29
• [学会発表] Biomimetic approach of next generation cell culture and tissue engineering platforms (2012)
  • 著者名/発表者名: Yong Chen
  • 学会等名: Workshop on Microsystems and Bioanaysis Platforms for Health Care
  • 発表場所: Paris (France)
  • 年月日: 2012-06-08
• [学会発表] Impedance monitoring of cell behaviors: Application of microfluidic platforms (2012)
  • 著者名/発表者名: Yong Chen
  • 学会等名: Inauguration du DIM Analytic IdF
  • 発表場所: Saclay (France)
  • 年月日: 2012-06-04
• [学会発表] Electrospun nanofibers for creating artificial cellular microenvironments for culturing mouse embryonic stem cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Li Liu, Qinghua Yuan, Jian Shi, Li Wang, Xin Li, Dong Jung, Kaori Yamauchi, Norio Nakatsuji, Ken-ichiro Kamei, Yong Chen
  • 学会等名: 2nd NanoToday
  • 発表場所: Hawaii
  • 年月日: 20111211-15
• [学会発表] Isoquercitrin-Induced Changes in Neuron Morphology: Possible Applications in Neural Networks (2011)
  • 著者名/発表者名: Gemma Palazzolo, Jian Shi, Yong Chen, Janos Voros and Marcy Zenobi-Wong
  • 学会等名: Termis NA Conference
  • 発表場所: Houston(USA)
  • 年月日: 2011-12-11
• [学会発表] Integrated and diffusion-based micro-injectors for open access cell assays (2011)
  • 著者名/発表者名: Xin Li, Li Liu, Li Wang, Ken-ichiro Kamei,Fan Zhang, Jian Shi, Akihiro Kusumi, Min Xie, Zhenjie Zhao and Yong Chen15.
  • 学会等名: The 3rd Chinese-French symposium on microfluidics
  • 発表場所: Dalian(China)
  • 年月日: 2011-10-30
• [学会発表] Microfluidic devices with disposable enzyme electrode for electrochemical monitoring of glucose concentrations (2011)
  • 著者名/発表者名: Fan Zhang, Xin Li, Jian Shi, Li Wang, Jing-Hua Tian, Xiong-Tu Zhou,Lian-Mei Jiang, Li Liu, Zhen-Jie Zhao, Pin-Gang He, Yong Chen
  • 学会等名: The 3rd Chinese-French symposium on microfluidics
  • 発表場所: Dalian(China)
  • 年月日: 2011-10-30
• [学会発表] Artificial cellular microenvironment: Tools for next generation life sciences (2011)
  • 著者名/発表者名: Yong Chen
  • 学会等名: The 3rd Chinese-French symposium on microfluidics
  • 発表場所: Dalian (China)
  • 年月日: 2011-10-30
• [学会発表] Biomimetic engineering of in vitro cellular microenvironments (2011)
  • 著者名/発表者名: Yong Chen
  • 学会等名: International Conference On Nanoimprint and Nanoprint Technologies
  • 発表場所: Juju (Korea)
  • 年月日: 2011-10-19
• [学会発表] Nano-engineered substrates in conjunction with microfluidic devices for controlling cell behaviors (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Chen, L. Liu, K. Kamei, Q.H. Yuan, J. Shi
  • 学会等名: Heidelberg-Kyoto Joint Symposium Crossing Boundaries, Stem Cells, Materials, and Mesoscopic Sciences
  • 発表場所: Heidelberg (Gemany)
  • 年月日: 2011-07-21
• [学会発表] Micro and nanotechnologies for regenerative medicine (2011)
  • 著者名/発表者名: Yong Chen
  • 学会等名: The 4th Biotherapy and Regenerative Medicine International Symposium
  • 発表場所: Wuhan(China)
  • 年月日: 2011-06-18
• [学会発表] Long-term feeder-free culture of mouse embryonic stem cells on electrospun nanofibers (2010)
  • 著者名/発表者名: Li Liu, Q. Yuan, K Kamei, Jian Shi, Xin Li, Li Wang, Dong Jung, Kaori Yamauchi, Norio Nakatsuji and Yong Chen
  • 学会等名: 8th iCeMS Interventional Symposium, Meso-Control of Functional Architectures
  • 発表場所: Kyoto (Japan)
  • 年月日: 20101109-11
• [学会発表] Cardiomyocytes on Patterned Surfaces:Formation of Cellular Microclusters and Guided Electric Conduction (2010)
  • 著者名/発表者名: Yong Chen
  • 学会等名: 9th iCeMS International Symposium
  • 発表場所: Kyoto (Japan)
  • 年月日: 2010-12-03
• [学会発表] Exploring nanopatterns and microflows for cell microenvironmental regulation and monitoring (2010)
  • 著者名/発表者名: Yong Chen
  • 学会等名: 2nd International Conference of the Chinese Society of Micro-Nano Technology
  • 発表場所: Xi'an (China)
  • 年月日: 2010-10-28
• [学会発表] Regulation and monitoring of cell adhesion, proliferation and differentiation activities on patterned surfaces and in microfluidic devices (2010)
  • 著者名/発表者名: Yong Chen
  • 学会等名: 4th Annual Symposium on Nanobiotechnology
  • 発表場所: Munich (Germany)
  • 年月日: 2010-10-08
• [学会発表] Nanopatterns and microfluidics for integrated cell-material sciences (2010)
  • 著者名/発表者名: Yong Chen
  • 学会等名: 1st DNTAC Symp. Nano Technol
  • 発表場所: Seoul (Korea)
  • 年月日: 2010-07-14
• [学会発表] On chip biology: Applications and perspectives of contributions coming from Physics (2010)
  • 著者名/発表者名: Yong Chen
  • 学会等名: Symposium on Physics at WUH, strength and opportunities
  • 発表場所: Wuhan (China)
  • 年月日: 2010-06-18
• [学会発表] Nanopatterns and microfluidics for cellular microenvironment control (2010)
  • 著者名/発表者名: Yong Chen
  • 学会等名: 2nd KESTCAP Top Down Forum
  • 発表場所: Saarbrucken (Germany)
  • 年月日: 2010-04-29
• [学会発表] Lab on chips for nanomedicine and analyses
  • 著者名/発表者名: Yong Chen
  • 学会等名: ISCAS 2010, Satellite Workshop"Nano-Electronics and NanoBiotechnologies"
  • 発表場所: Paris (France)
• [備考]
  • URL: http://www.chen.icems.kyoto-u.ac.jp
• [産業財産権] 多能性幹細胞の培養方法及びそのための基材 (2012)
  • 発明者名: 陳 勇(Chen, Yong), 亀井 謙一郎(Kamei, Kenichiro), 劉 莉(Liu, Li)
  • 権利者名: 京都大学
  • 産業財産権番号: 特許願 2012-127580
  • 出願年月日: 2012-06-04
• [産業財産権] 多能性幹細胞の培養方法及びそのための基材 (2012)
  • 発明者名: 陳 勇(Chen, Yong), 亀井 謙一郎(Kamei, Kenichiro), 劉 莉(Liu, Li)
  • 権利者名: 京都大学
  • 産業財産権番号: 特許願 2012-127580
  • 取得年月日: 2012-06-04