| 研究課題/領域番号 |
26289010
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| 研究機関 | 同志社大学 |
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研究代表者 |
仲町 英治 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (60099893)
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| 研究分担者 |
森田 有亮 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (80368141)
萩原 明郎 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (90198648)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 生体適合材料 / 細胞周辺環境 / 力学・電磁場 / 軸索伸展 / 神経再生 / 圧電材料 |
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| 研究実績の概要 |
本申請研究は，以下に示す主要５課題により構成される．(1)解析プログラムの開発では，フェーズフィールド法による細胞周辺環境の影響を考慮した神経軸索伸展シミュレーション手法の開発は終了した．次に，本研究の目標である３次元軸索伸展シミュレーションへの展開可能な新手法としてセルラーオートマトン法の理解およびプログラム開発に着手した．(2)ラット由来疑似神経細胞PC12の軸索伸展メカニズム解明のためのBio-MEMSデバイスの創製を行う． 電気泳動法を採用することで，PC12多細胞の捕捉・配置を等距離・等角度の条件下で行うことに成功した．異種細胞の同時捕捉およびパターニングにも成功した． (3)圧電材料MSOユニモルフ型ダイヤフラムによる力学・電位場負荷デバイスの作製とPC12による神経軸索伸展実験観察では，圧電薄膜の片振り圧縮による磁場刺激に対する軸索伸展の促進効果が顕著でないことが確認された．次年度は力学・電磁場ハイブリッド刺激負荷装置の開発に注力することとした．(4) ポールピースによる交流電磁場負荷装置の作製とPC12による神経軸索伸展実験を行う．２次元交流電磁場創生のためのポールピースの設計とPC12を用いた実験検証を行った．実験結果の統計的処理により，交流電場が促進に大きく影響することが分かった．最後に(5) MSOダイヤフラム・ポールピース力学・電磁場創生デバイスの開発は本申請の最終課題である．課題４の電磁場環境に加えて片振り繰返し引張りによる力学刺激が可能なデバイスの設計製作を行った．これによりポールピースを用いた電磁場刺激と組み合わせた2次元力学・電磁場創生デバイスを作製した．PC12の軸索伸展に及ぼす影響を系統的に検討した結果，力学刺激の効果が顕著でなく，電磁場刺激による軸索伸展促進効果がより大きいことが確認された．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
課題１の解析手法の展開ではフェイズフィールド法を終了し，新たな解析手法としてセルラーオートマトン法を採用し，細胞周辺環境の影響を考慮したシミュレーション手法の開発に着手した．他の課題はおおむね予定通りの検討が終了し，最終課題であるMSOダイヤフラム・ポールピース力学・電磁場創生デバイスの開発に着手した．圧電薄膜の力学刺激による電磁場創生において，その値がかなり小さいことが懸念材料であるが，次年度にさらに検討を続けることで，最適な刺激因子の抽出が可能となると考える．
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| 今後の研究の推進方策 |
本申請研究は，以下に示す主要５課題により構成される．(1)解析プログラムの開発では，本研究の目標である３次元軸索伸展シミュレーションへの展開可能な新手法としてセルラーオートマトンを採用し，プログラムの作成と実験との比較を行う．(2)ラット由来疑似神経細胞PC12の軸索伸展メカニズム解明のためのBio-MEMSデバイスの創製を行う． 本デバイスにより，PC12多細胞の捕捉・配置を等距離・等角度の条件下で行い，神経成長促進剤NGF添加によるネットワーク構築過程を観察し，神経組織生成の支配因子の定量的評価を行うことで数理モデルを展開する．(3)圧電材料MSOユニモルフ型ダイヤフラムによる力学・電位場負荷デバイスの作製とPC12による神経軸索伸展実験を行う．昨年度までの実験観察では，圧電磁場刺激に対する軸索伸展の促進効果が顕著でないことから，最終目標である，力学・電磁場ハイブリッド刺激負荷装置の開発に注力することにする．(4) ポールピースによる交流電磁場負荷装置の作製とPC12による神経軸索伸展実験を行う．特に3次元交流電磁場創生のためのポールピースの設計とPC12を用いた実験検証を今年度も継続して行う．実験結果の統計的処理により，伸展に最も効果のある再生環境を高精度で予測することが可能になると考える．最後に(5) MSOダイヤフラム・ポールピース力学・電磁場創生デバイスの開発は本申請の最終課題である．細胞周辺環境として力学・電磁場を選択し，2次元力学・電磁場創生デバイスを作製し，PC12の軸索伸展に及ぼす影響を系統的に検討する．つぎに，3次元力学・電磁場創生デバイスを作製し，ES法により創製されたPLAおよびPGA繊維の不織布形態を持つ2層ガイドチューブにコラーゲン塗布した上でPC細胞を播種し，軸索伸展実験を行うことで，軸索伸展最大化が可能な力学・電磁場細胞周辺環境条件を探索する．
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