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2014 年度 実施状況報告書

生分解性形状記憶ポリマーを用いた再生人工血管用細胞ロールの作成

研究課題

研究課題/領域番号 26560248
研究機関関西大学

研究代表者

大矢 裕一  関西大学, 化学生命工学部, 教授 (10213886)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワード形状記憶ポリマー / 人工血管 / 生分解性ポリマー / 階層構造 / 再生医療
研究実績の概要

小口径の人工血管は未だ実用化されていない。この実現の為には再生医療的なアプローチが有効であると考えられる。本研究では、鋭敏な形状回復能を示す生分解性形状記憶ポリマーと、細胞と特異的に相互作用するペプチドを利用して、形状回復により各種細胞が階層的に配置された多層中空状の「細胞ロール」を作成し、正常組織と置換可能な再生人工血管を作成することを目標としている。
本年度は、形状回復による多層中空構造体の作成と、形状記憶ポリマーシートへの細胞特異性ペプチドの固定化について検討を行った。ポリグリセリンを開始剤としたε-カプロラクトンの開環重合により、分岐型ポリカプロラクトンの合成を行った。これをテフロンシートで作成した柔軟な鋳型に、架橋剤であるヘキサメチレンジイソシアナートと混合して流し込み、ロール状に巻き上げた後に加熱して架橋反応させ,細い内腔を有する多層構造のロール状成形体を作成することに成功した。この構造体を形状転移温度以上まで加熱し、平板状に変形させてから冷却して形状を平板状に固定させた後に再び温度上昇させ、短い時間でロール状に形状回復することを確認した。一方、別途合成した架橋分岐型ポリカプロラクトンからなるシート表面に残存するアルデヒド基を利用して細胞接着性ペプチド(RGDS)の固定化を試みた。固定化されたペプチド量を種々の表面分析手法により検討したが、いずれも検出限界以下であった。また細胞接着実験の結果から、ペプチドを固定した平面との有意差が見られなかったことから、細胞接着性の発現に十分な量のペプチドを固定することができていないと判断された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

多層ロール状構造体内腔面へのペプチドの固定化量が十分ではなく、選択的な細胞接着性の発現には至らなかった。このため、予定していた細胞接着性に関する実験などを行う事ができなかった。今後はペプチド固定化の方法を表面修飾ではなく、ペプチドを結合したポリマーを内腔面にキャストすることにより、この問題を回避する。

今後の研究の推進方策

表面への細胞導入方法を確立した後、複数種の細胞接着性ペプチドの固定化を行い、血管内皮細胞(HUVEC)と繊維芽細胞を配置した細胞ロールを作成する。これを培養することによって、細胞の生着と増殖,スキャホールドの分解について検討を加える。また、鋳型に物理的な凹凸を作成し、生着した細胞の進展方向を制御できるかについても検討する。最終的には、実験動物に移植して、再生人工血管としての性能を評価する。

次年度使用額が生じた理由

十分量の細胞接着性ペプチドを固定化したチューブ構造体の作成が完了しなかったため,予定していたペプチド固定細胞ロールの大規模合成や細胞接着性の検証実験に着手できず,消耗品の購入が少なくなった。

次年度使用額の使用計画

細胞接着性ペプチドの固定化法を改良し,目的のチューブ構造体の作成方法を確立する。その後,大規模合成を行い、細胞接着実験および動物実験等を行うための費用が必要となるため、前年度繰り越しを含めて執行する。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Preparation of Growth Factor-Loaded Biodegradable Matrices Consisting of Poly(depsipeptide-co-lactide) and Cell Growth on the Matrices2014

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Ohya
    • 雑誌名

      Reactive and Functional Polymers

      巻: 81 ページ: 33-39

    • DOI

      10.1016/j.reactfunctpolym.2014.04.003

    • 査読あり
  • [学会発表] Preparation of Biodegradable Multi-layered Tubular Structures as Scaffolds for Regeneration of Blood Vessels2014

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Nagahata
    • 学会等名
      9th International Symposium in Science and Technology at Cheng Shiu University 2014
    • 発表場所
      Cheng Shiu University (Kaohsiung, Taiwan)
    • 年月日
      2014-08-18 – 2014-08-20
  • [学会発表] 再生人工血管を目指した生分解性スキャフォールドを用いた多層細胞ロールの調製2014

    • 著者名/発表者名
      長畑聡記
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会 第9回関西若手研究発表会
    • 発表場所
      京都大学桂キャンパス(京都府)
    • 年月日
      2014-08-05 – 2014-08-05
  • [学会発表] 再生人工血管用スキャフォールドを目指した生分解性形状記憶ポリマーによる多層チューブ構造の作成2014

    • 著者名/発表者名
      髙橋明裕
    • 学会等名
      第63回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県)
    • 年月日
      2014-05-28 – 2014-05-30
  • [図書] 進化する医療用バイオベースマテリアル2015

    • 著者名/発表者名
      大矢裕一
    • 総ページ数
      272
    • 出版者
      シーエムシー出版
  • [図書] 生体適合性制御と要求特性掌握から実践する高分子バイオマテリアルの設計・開発戦略~モノマー(いち)からデザインするバイオインターフェースと上市までの道筋~2014

    • 著者名/発表者名
      大矢裕一
    • 総ページ数
      432
    • 出版者
      サイエンス&テクノロジー

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公開日: 2016-05-27  

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