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2011 年度 実施状況報告書

磁気アルキメデス効果を利用した非標識細胞アセンブリによる筋組織構築

研究課題

研究課題/領域番号 23700557
研究機関東京農工大学

研究代表者

秋山 佳丈  東京農工大学, 大学院生物システム応用科学府, 客員准教授 (80585878)

研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2013-03-31
キーワード組織工学 / 磁気アルキメデス効果 / ラベルフリー
研究概要

本研究では、細胞のみからなる3次元組織の生体外構築に向けて、反磁性を利用した3次元細胞アセンブリデバイスを開発する。本手法は,培養液に強磁性体化合物を溶解することで細胞を相対的に反磁性体と見立てて、非標識で同時に大量の細胞の集積を可能にするものである。平成23年度においては,MRI造影剤として用いられている各種ガドリニウム化合物の細胞毒性を評価および,円柱形状に細胞を凝集させるためのデバイスの設計および試作を行った. 以下のMRI造影剤3種(gadoteridol (Gd-DO3A-HP), gadoterate meglumine (Gd-DOTA), gadopentetate dimeglumine (Gd-DTPA)を用いてその毒性の評価を行った.これらの造影剤をDMEM培地に終濃度が0, 20, 40, 80 mMとなるように溶解し,細胞活性をWST-1を用いて,12時間ごとに評価した.ただし,このとき,培地中のNaClを減らすことで,造影剤に添加による浸透圧の上昇を防いだ.その結果,80 mM添加時において,ProHanceの毒性が最も低いことが確認出来た. 次に,円柱形状に細胞を凝集させるためのデバイス作製に向けて,有限要素法による磁場解析を行い,その結果に基づき2対の電磁石からなるデバイスを作製した.本デバイスにより,磁化率が細胞とほぼ同等の蛍光ビーズを中心に凝集させることができることを確認した.

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

本年度は,細胞を用いた評価を行うことで,本手法に最適なガドリニウム化合物の決定することができた.また,有限要素法による磁場解析に基づき,電磁石デバイスの設計・試作を行い,粒子を凝集させることが可能であることを確認した.これらは,研究計画通りである.

今後の研究の推進方策

本年度は,電磁石とz軸自動ステージを同期させ,それにより円柱形状に細胞を凝集させるデバイスを完成させる.さらにこのデバイスを用いて,筋細胞を凝集させ,筋組織の構築を試みる.

次年度の研究費の使用計画

本年度は,円柱形状の筋組織を構築に向けて,ほとんどの経費を細胞培養関連(細胞購入,培地,血清,器具)に用いる予定である.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2012 2011

すべて 学会発表 (7件)

  • [学会発表] マイクロ流体チップ内でのノンラベル高速スフェロイドアレイ形成2012

    • 著者名/発表者名
      秋山佳丈,森島圭祐
    • 学会等名
      第21回インテリジェント材料/システムシンポジウム
    • 発表場所
      東京女子医科大学(東京)
    • 年月日
      2012月1月10日
  • [学会発表] Label-free ultrarapid spheroid formation in microfluidic chip using magneto-Archimedes effect2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Akiyama, K. Morishima
    • 学会等名
      The 25th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2012)
    • 発表場所
      Marriott Paris Rive Gauche Hotel (Paris, France)
    • 年月日
      2012年2月1日
  • [学会発表] 磁気アルキメデス細胞アセンブリ法による多層スフェロイドの形成2011

    • 著者名/発表者名
      秋山佳丈,森島圭祐
    • 学会等名
      第29回日本ロボット学会学術講演会
    • 発表場所
      芝浦工業大学 (東京)
    • 年月日
      2011年9月7日
  • [学会発表] 磁気アルキメデス効果を用いた非標識超高速細胞アセンブリ法による生体外 3 次元組織構築2011

    • 著者名/発表者名
      秋山佳丈,森島圭祐
    • 学会等名
      第63回 日本生物工学会大会
    • 発表場所
      東京農工大学(東京)
    • 年月日
      2011年9月27日
  • [学会発表] Spheroid array formation by non-label cell manipulation using magneto-Archimedes effect2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Akiyama, K. Morishima
    • 学会等名
      The 23th International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS 2011)
    • 発表場所
      名古屋大学 (愛知)
    • 年月日
      2011年11月7日
  • [学会発表] 磁気アルキメデス効果を用いた超高速ラベルフリー細胞アセンブリ法の有用性の検証2011

    • 著者名/発表者名
      秋山佳丈,森島圭祐
    • 学会等名
      第33回日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都)
    • 年月日
      2011年11月21日
  • [学会発表] Hollow cylinder-shaped tissue formed by magneto-Archimedes cellular assembly2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Akiyama, K. Morishima
    • 学会等名
      Biofabrication 2011
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山)
    • 年月日
      2011年10月6日

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公開日: 2013-07-10  

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