2023 年度研究成果報告書

デカルトの悪魔をポンプとして内包するスフェロイドの作製

研究課題

PDF

研究課題/領域番号	22K18951
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
審査区分	中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
研究機関	横浜市立大学
研究代表者	小島伸彦横浜市立大学, 理学部, 教授 (90342956)
研究期間 (年度)	2022-06-30 – 2024-03-31
キーワード	スフェロイド / ポンプ / 拍動
研究成果の概要	本研究ではスフェロイドの巨大化を目指して、スフェロイドの内部にポンプを埋め込むことを目的とした。スフェロイドの埋め込むポンプは電気で駆動するものでは不適当である。なぜなら、防水や配線を施す手間が必要となり、そもそも数ミリ程度というサイズでの作製が困難なためである。そこで本研究では中空粒子をポンプとし、これをスフェロイドに埋め込んだ上で液体中で圧力によって駆動することを目的とした。アルギン酸ゲル、シリコンチューブ、ポリジメチルシロキサン（PDMS）のそれぞれからなる中空粒子を作製し、駆動条件などを検討したところ、PDMSが最も適していることが明らかとなった。その他、温度駆動型のポンプも検討した。
自由記述の分野	組織工学、細胞生物学
研究成果の学術的意義や社会的意義	スフェロイドとは細胞をボール状に凝集させた人工組織である。通常のシャーレによる培養よりも高い生理学性を示すため、また、再生医療における組織の最小単位となるため、その重要性はますます高まっている。しかしながら、酸素供給が律速となって、直径200ミクロン程度までが培養可能なサイズとなっていた。本研究ではスフェロイドの中に非接触的・非電気的に駆動できる中空粒子を埋め込み、これを圧力によってポンプのように駆動できることを示した。また、温度変化によって駆動するポンプも検討し、駆動させることによって壊死が抑制できることを明らかとした。これらの成果は、組織工学や再生医療の分野で大きなブレイクスルーである。