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2012 年度 実績報告書

“スマート”ナノファイバーを用いた多能性幹細胞の胚様体作製と分化誘導制御

研究課題

研究課題/領域番号 22680042
研究機関独立行政法人物質・材料研究機構

研究代表者

荏原 充宏  独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, 研究員 (10452393)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワードナノ材料 / 細胞・組織 / 再生医学 / 生体材料
研究概要

本研究では、外部刺激に応答してその構造を変化させる“スマート”高分子を用いて、“スマート”ナノファイバーネットを作製し、そのユニークな伸縮変化を利用した細胞のトラップと分化誘導因子の放出を同時に行うことで、細胞のマニピュレーションと機能制御を簡便かつ効率的に行う新規培養システムの開発を目指す。平成22年度までに合成したN-イソプロピルアクリルアミド(以下NIPAAmと略す)と官能基を有する2-カルボキシイソプロピルアクリルアミド(以下CIPAAmと略す)の共重合体を用いて、電解紡糸法によってナノファイバーメッシュを作製した。平成23年度までにCIPAAmのカルボキシル基を介して光架橋をするベンゾフェノン(BP)を導入することで、ナノファイバーメッシュを光架橋をすることに成功した。平成24年度にはこのナノファイバーメッシュを用いて細胞の補足・放出効率を定量的に評価した。具体的には細胞をこのナノファイバーメッシュ上に播種し、温度を上昇させることで細胞をメッシュ内にトラップした。この際、ナノファイバーの径が機械的強度、収縮速度、細胞の補足効率などに与える影響を調べた。またナノファイバーの温度に応答したサイズ変化に関しては、原子間力顕微鏡(AFM)(現有)を用いて調べた。また、温度変化を繰り返すことで、メッシュからの細胞の放出にも成功した。通常、細胞をゲル内に封入する際、有毒なゲル化剤などの使用が懸念されるが、本提案メッシュを用いることで、細胞をメッシュ内に低侵襲に封入できるのみならず、外部刺激で放出させることも可能なため、様々な細胞マニピュレーションのツールとしての可能性が期待できる。同時に平成24年度にはこのファイバーからの薬物放出制御にも成功しており、内部に封入した細胞の分化誘導制御などにも本提案ファイバーが有用であることが強く示唆された。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 4件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Shape-memory surface with dynamically tunable nano-geometry activated by body heat2012

    • 著者名/発表者名
      M. Ebara, K. Uto, N. Idota, J. M. Hoffman, T. Aoyagi
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 24 ページ: 273-278

    • DOI

      DOI: 10.1002/adma.201102181

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A smart nanofiber web that captures and release cells2012

    • 著者名/発表者名
      Y.-J. Kim, M. Ebara, T. Aoyagi
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 51 ページ: 10537-10541

    • DOI

      DOI:10.1002/anie.201204139

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of dual-responsive polymer functionalized silica nanoparticles via a simple thiol-ene click chemistry2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Kotsuchibashi, M. Ebara, T. Aoyagi, R. Narain
    • 雑誌名

      Polymer Chemistry

      巻: 3 ページ: 2545-2550

    • DOI

      DOI:10.1039/C2PY20333B

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A smart hydrogel-based time bomb triggers drug release mediated by pH-jump reaction2012

    • 著者名/発表者名
      P. Techawanitchai, N. Idota, K. Uto, M. Ebara , T. Aoyagi
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials

      巻: 13

    • DOI

      DOI:10.1088/1468-6996/13/6/064202

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature-responsive electrospun nanofibers for "on-off" switchable release of dextran2012

    • 著者名/発表者名
      Young-Jin Kim
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials

      巻: 13 ページ: 064203

    • DOI

      10.1088/1468-6996/13/6/064203

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Substrate stiffness affects skeletal myoblast differentiation in vitro2012

    • 著者名/発表者名
      Sara Romanazzo
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials

      巻: 13 ページ: 064211

    • DOI

      10.1088/1468-6996/13/6/064211

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design of super-elastic biodegradable scaffolds with longitudinally-oriented microchannels and optimization of the channel size for schwann cells migration2012

    • 著者名/発表者名
      Koichiro Uto
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials

      巻: 13 ページ: 064207

    • DOI

      10.1088/1468-6996/13/6/064207

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel temperature-responsive polymer brushes with carbohydrate residues facilitate selective adhesion and collection of hepatocytes2012

    • 著者名/発表者名
      Naokazu Idota
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials

      巻: 13 ページ: 064206

    • DOI

      10.1088/1468-6996/13/6/064206

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mesenchymal stem cell adhesion but not plasticity is affected by high substrate stiffness2012

    • 著者名/発表者名
      Janice K. V. Tam
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials

      巻: 13 ページ: 064205

    • DOI

      10.1088/1468-6996/13/6/064205

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Substrate stiffness modulates gene expression and phenotype in neonatal cardiomyocytes in vitro2012

    • 著者名/発表者名
      Giancarlo Forte
    • 雑誌名

      Tissue Engineering Part A

      巻: 18 ページ: 1837-1848

    • DOI

      10.1089/ten.tea.2011.0707

    • 査読あり
  • [雑誌論文] スマートポリマーを用いた途上国医療への取組み2012

    • 著者名/発表者名
      荏原充宏
    • 雑誌名

      高分子論文集

      巻: 69 ページ: 545-554

  • [雑誌論文] スマートバイオマテリアルの応用2012

    • 著者名/発表者名
      荏原充宏
    • 雑誌名

      ミカルエンジニヤリング

      巻: 57 ページ: 31-36

  • [雑誌論文] Nanotechnology in Drug Delivery Systems2012

    • 著者名/発表者名
      Kohsaku Kawakami
    • 雑誌名

      Manipulation of Nanoscale Materials

      巻: 10 ページ: 242-258

  • [雑誌論文] Supramolecular approaches for drug development2012

    • 著者名/発表者名
      Kohsaku Kawakami
    • 雑誌名

      Current Medicinal Chemistry

      巻: 19 ページ: 2388-2398

  • [学会発表] A smart hyperthermia nanofiber with controlled drug release for improved cancer therapy2013

    • 著者名/発表者名
      Young-Jin Kim
    • 学会等名
      2nd International Conference on Biomaterials Science
    • 発表場所
      Tsukuba
    • 年月日
      20130319-20130322
  • [学会発表] smart surfaces with ‘on-off ’ switchable wettability, topography, and stiffness for control of cell functions2013

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Ebara
    • 学会等名
      International Workshop on Functional Polymer Surface and Interface
    • 発表場所
      Kanazawa
    • 年月日
      20130319-20130319
    • 招待講演
  • [学会発表] Smart nanofibers for “on-off” switchable release of cell/drug / Smart nanofibers for “on-off” switchable release of cell/drug2013

    • 著者名/発表者名
      Young-Jin Kim
    • 学会等名
      つくば医工連携フォーラム2013
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      20130129-20130129
  • [学会発表] On-demand encapsulation and release of cells using on-off switchable fibrous hydrogels2013

    • 著者名/発表者名
      Young-Jin Kim
    • 学会等名
      第24回高分子ゲル研究討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20130116-20130117
  • [学会発表] 温度応答性ナノファイバーを用いた薬物の“On-Off” 放出制御2012

    • 著者名/発表者名
      Young-Jin Kim
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会シンポジウム2012
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20121126-20121127
  • [学会発表] “On-Off” Switchable Drug Release Platform Using Temperature-Responsive Smart Nanofiber2012

    • 著者名/発表者名
      Young-Jin Kim
    • 学会等名
      7th International Symposium on Stimuli-Responsive Materials
    • 発表場所
      Santa Rosa
    • 年月日
      20121021-20121023
  • [学会発表] 光架橋点を有するスマートナノファイバーの設計と細胞のキャッチ&リリース2012

    • 著者名/発表者名
      荏原充宏
    • 学会等名
      第61回高分子討論会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20120919-20120921
  • [学会発表] "Smart" shape-memory surfaces with tunable geometry for on-demand control of cell alignment2012

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Ebara
    • 学会等名
      NanoBio Seattle
    • 発表場所
      Seattle
    • 年月日
      20120723-20120726
    • 招待講演
  • [学会発表] 形状記憶表面を用いた細胞の体力測定2012

    • 著者名/発表者名
      荏原充宏
    • 学会等名
      九州地区高分子若手研究会
    • 発表場所
      小倉
    • 年月日
      20120629-20120629
    • 招待講演
  • [学会発表] “スマート”バイオマテリアルの開発2012

    • 著者名/発表者名
      荏原充宏
    • 学会等名
      高分子同友会勉強会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20120405-20120405
    • 招待講演
  • [産業財産権] 自己発熱/薬物放出機能性ナノファイバー、その製造方法及び自己発熱/薬物放出機能性不織布2013

    • 発明者名
      荏原充宏、青柳隆夫
    • 権利者名
      (独)物質・材料研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2013-003341
    • 出願年月日
      2013-01-11
  • [産業財産権] 分岐型ポリマー、架橋ポリマー、インジェクタブルハイドロゲル、ハイドロゲル形成用キット2012

    • 発明者名
      青柳隆夫、荏原充宏、田中信治、菊池明彦、麻生隆彬
    • 権利者名
      (独)物質・材料研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2012-108661
    • 出願年月日
      2012-05-10

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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