| 研究課題/領域番号 |
24500521
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| 研究機関 | 大阪工業大学 |
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研究代表者 |
藤里 俊哉 大阪工業大学, 工学部, 教授 (60270732)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 組織工学 / 培養骨格筋 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、これまでに得た、コラーゲンゲルに包埋した樹立筋芽細胞の伸張培養によって作製した三次元培養骨格筋を、工学的に応用することを目的としている。特に、福祉ロボットやマイクロマシンなどへ応用することを最終目標としており、現在得られている長さ約15mm、直径約0.5mmの培養骨格筋を、ソフトアクチュエータとして利用するための研究開発を行っている。具体的には、３つの課題において改良ならびに検討を行っている。すなわち、１．培養骨格筋の長大化、２．屈筋－伸筋構造による屈伸運動機構の導入、３．１ヶ月間の駆動期間を目標とした体外培養機構の開発、である。
本年度は、主として課題１および３について検討した。課題１については、昨年度より引き続いて基材（スキャフォールド）として血管様構造を有するコラーゲンスポンジについて検討した。可溶化コラーゲン溶液を発泡後架橋することで血管様構造を有する多孔質スポンジを作製し、循環培養型の自作バイオリアクターを用いて樹立筋芽細胞を播種・培養することによって大型化できた。その収縮運動は肉眼で確認できるものであり、収縮力は250uNであった。課題３については、培養液循環機構を導入することで、１ヶ月の連続培養を可能にした。さらに長期の培養を行ったところ、３ヶ月後でも培養骨格筋の収縮運動を確認することができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本年度は、課題１および３について主として検討した。
課題１については、メタノールを含有させたコラーゲンゲル溶液を傾斜凍結することによって血管構造を有する長さ４cmのスポンジを作製し、自作の循環培養型バイオリアクターで筋芽細胞を播種した。その結果、コラーゲンスポンジ内部への細胞浸潤を確認し、その収縮運動も肉眼で確認することができた。今後、より大型の組織を作製するため、動物体内への埋入についても検討して行きたい。さらに、培養中に電気刺激を与えることで、より強力な収縮力を得られることが確認できた。現在、論文作製中である。
しかしながら、課題２については、マイクロデバイスの設計に時間を要し、翌年度に繰り越すこととした。
以上のことから、今年度の達成度は「やや遅れている」と自己評価し、翌年度での計画達成を確実にする予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
延長した翌年度は、課題２を集中的に検討を進める。
これまでに作成した培養骨格筋組織を組み込んだマイクロデバイスの改良を行う。生体骨格筋でも自ら弛緩して伸びることはなく、収縮すると関節が曲がる屈筋と、収縮すると関節が伸びる伸筋とが拮抗的に働くことで、関節が曲げ伸ばしされる。したがって、培養筋２本を互い違いに駆動することで、効果的なアクチュエータ駆動を行うことができる。これまでに、培養骨格筋１本とゴム弾性体１本とを組み合わせたアクチュエータについて検討を行ったが、電気パルス刺激の周波数に呼応した振幅運動を得たものの、大きな運動量を得ることはできなかった。そこで、ゴム弾性体に代わり、培養骨格筋２本を組み込み、かつ各筋を個別に駆動し得る電気刺激システムを構築する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度は、課題２（屈筋－伸筋構造による屈伸運動機構の導入）について、マイクロデバイスに培養骨格筋２本を組み込み、各筋を個別に駆動し得る電気刺激システムを構築する計画であった。しかしながら、マイクロデバイスの改良設計に時間を要しているため、計画を変更してデバイス作製ならびにその成果発表を延期することとし、未使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
このため、マイクロデバイスの作製ならびにその成果発表を次年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てる。
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