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2013 年度 実施状況報告書

分子配向を利用したバイオミメティック・ファイバーの創成と組織構築への応用

研究課題

研究課題/領域番号 25870272
研究種目

若手研究(B)

研究機関福井大学

研究代表者

藤田 聡  福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60504652)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードナノファイバー / エレクトロスピニング / 配向制御 / 高密度培養
研究概要

本研究は,3次元的な組織構築を可能としたナノファイバーをベースとした基材の基盤技術開発をめざし,以下の項目の研究をすすめている。
(1)ナノファイバー上でのペプチドの分子配向と自己組織化の実証
本項目では,コラーゲンを対象とし,ファイバー中のペプチドの分子配向と自己組織化を実証し,架橋なしでのナノファイバーの高強度化・不溶化をはかるべく,2層構造を有するコアキシャルナノファイバーに着目した。これまでにエレクトロスピニング法で,コラーゲンを内層,PLLAを外層としたコアキシャルナノファイバーを作製する条件を確立することに成功した。作製したナノファイバーについて内層のコラーゲン分子の配向状態の解析をすすめている。
(2)生体組織を模倣した異方性の高い構造を模倣した新規な3次元ファイバー足場材料「バイオミメティック・ファイバー」の創製と機能評価
本項目では,厚みのある3次元配向性ナノファイバー足場材料による3次元培養技術を検討した。当初血管構造類似の組織の構築を計画していたが,間葉系幹細胞の培養においてナノファイバーの配向性が分化挙動に影響を与えるという知見が得られたため,間葉系幹細胞と造血幹細胞の共培養を用いて,骨髄組織類似の構造を有する厚みのある高密度培養の可能性を検証することにした。多層に重ねたナノファイバーシート上で造血前駆細胞を間葉系幹細胞と共培養したところ,高密度で培養することに成功した。生体組織を模倣した配向性の高いナノファイバーシート上での造血前駆細胞の増幅数は,無配向のファイバー上での増幅数より高く,従来のディッシュ上での培養と比較して,高効率な増幅が可能であった。

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

ペプチド分子配向と自己組織化の実証においては,エレクトロスピニング条件の検討はおおむね予定通り遂行しているが,分子配向の解析についてはやや遅れている。「バイオミメティック・ファイバー」の創製と機能評価については,血管壁類似構造を当初ターゲットにしていたが,別の研究で間葉系幹細胞を配向性により分化制御することに成功し,その成果を応用して,骨髄組織類似構造の作製を目指すように研究の方向性をシフトした。これにより3次元培養技術の開発については,当初の予定より進んでいる。総合して,おおむね研究は計画通り順調に進展している。

今後の研究の推進方策

ペプチド分子配向と自己組織化の実証においては,ひきつづきナノファイバー作製条件の検討をおこない,本年度は構造解析を重点的に実施する。3次元組織の構築では,当初予定していた血管壁類似構造の構築ではなく,本年度成果のあった骨髄類似構造の構築をすすめていく予定である。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Atomic force microscopy visualization of hard segment alignment in stretched polyurethane nanofibers prepared by electrospinning2014

    • 著者名/発表者名
      H.Sakamoto, H.Asakawa, T.Fukuma, S.Fujita, S.Suye
    • 雑誌名

      Sci. Technol. Adv. Mater.

      巻: 15 ページ: 015008 (6 pp)

    • DOI

      doi:10.1088/1468-6996/15/1/015008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cell orientation and regulation of cell–cell communication in human mesenchymal stem cells on different patterns of electrospun fibers2013

    • 著者名/発表者名
      J.C.Chang, S.Fujita, H.Tonami, K.Kato, H.Iwata, S.H.Hsu
    • 雑誌名

      Biomedical Materials

      巻: 8 ページ: 055002 (13 pp)

    • DOI

      doi:10.1088/1748-6041/8/5/055002

    • 査読あり
  • [学会発表] 造血幹細胞の高密度共培養のための積層化ナノファイバースキャフォールドの構築2013

    • 著者名/発表者名
      清水 遥絵, 末 信一朗, 藤田 聡
    • 学会等名
      第62回高分子討論会
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      20130911-20130913
  • [学会発表] ナノファイバーの幾何構造にもとづいた幹細胞の分化制御2013

    • 著者名/発表者名
      藤田 聡
    • 学会等名
      日本動物細胞工学会2013年度大会
    • 発表場所
      福井
    • 年月日
      20130718-20130719
    • 招待講演
  • [学会発表] AFMによるナノファイバー表面の相分離構造解析

    • 著者名/発表者名
      坂元 博昭, 淺川 雅, 福間 剛士, 藤田 聡, 末 信一朗
    • 学会等名
      第2回日本バイオマテリアル学会北陸若手研究発表会
    • 発表場所
      金沢
  • [学会発表] 多層化ナノファイバーシート上での造血幹細胞の高密度培養

    • 著者名/発表者名
      清水 遥絵, 末 信一朗, 藤田 聡
    • 学会等名
      第2回日本バイオマテリアル学会北陸若手研究発表会
    • 発表場所
      金沢
  • [学会発表] Fabrication of collagen/PLLA co-axial nanofiber by electrospinning

    • 著者名/発表者名
      S.Nishimoto, A.Kato, S.Suye, S.Fujita
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Joint Workshop on Biomedicine & Biomaterials for Short-Term Visit Program
    • 発表場所
      Taichung, Taiwan
  • [学会発表] From 2D to 3D - Nanofibers as a model of extracellular matrix

    • 著者名/発表者名
      S.Fujita
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Joint Workshop on Biomedicine & Biomaterials for Short-Term Visit Program
    • 発表場所
      Taichung, Taiwan
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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