2012 Fiscal Year Annual Research Report
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12J08927
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
森本 雄矢 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| Keywords | 筋肉 / 神経 / 共培養 / 神筋接合部 / コラーゲン / フレキシブル電極 |
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| Research Abstract |
本年は3次元神経-筋肉共培養ファイバと空気中で駆動可能な筋駆動アクチュエータを確立した。
(1)3次元神経-筋肉共培養ファイバ
端部のみをガラスに固定しゲルに筋芽細胞を内包させ状態で、筋芽細胞から筋線維に分化させることで、自立した3次元筋線維束を構築することに成功した。また、モールドを使用しゲルの形状を短冊状にすることに成功した。このゲルの形状は筋線維の配向性、成熟度、長さに影響することを発見し、ゲルの形状を細長い構造にすることで高配向、高成熟、かつ長い自立した3次元筋線維束が構築されることが分かった。
上記のように構築した筋線維束に神経幹細胞塊を接着させ、筋線維東上で神経幹細胞を神経に分化させることにより、神経-筋肉共培養ファイバを構築することに成功した。また、本共培養ファイバに神経を興奮させるためにグルタミン酸を与えることにより、神経-筋肉共培養ファイバの収縮を確認することに成功した。
(2)空気中で駆動可能な筋駆動アクチュエータ
自立した3次元筋線維束の周りにコラーゲンを覆うことで、空気中においても駆動可能な筋駆動アクチュエータを構築することに成功した。まず、薄いパリレンに電極を配設したフレキシブル電極上に、細い棒が多数立った基板を固定した。筋線維の端部をこの細い棒に絡ませるように固定することで、自立した3次元筋線維を構築できる。このように構築された筋線維付きフレキシブル電極をコラーゲンによって覆うことで、」筋線維周辺の湿潤環境を空気中でも保つことができる。そのため、空気中でも同じように電気刺激により筋線維を収縮させることができ、筋駆動アクチュエータとして用いることができる。この筋駆動アクチュエータの動きは電気刺激のタイミング、電圧量、刺激時間の3つの要素により、自在に制御可能である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的は、筋組織と運動ニューロンの3次元共培養方法を確立し、筋肉の安定した選択的駆動を実現することであり、本年度は筋肉の構築と神経の構築の達成を計画していた。本年度の成果として、3次元筋線維束を確立し神経細胞塊と共培養することにより神経と筋肉の共培養をすでに達成しており、当初の計画よりも大幅に目的達成に近づいていると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
筋線維束を線対称に配置し対抗筋を構築することにより、生体組織に近い構造を構築する。また、そこで神経細胞と共培養を実現し、神経刺激により駆動を実現することを目標とする。
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Research Products
(12 results)
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[Presentation] Biohybrid muscle fibers2012
Author(s)
Yuya Morimoto, Kaori Kuribayashi-Shigetomi, Shoji Takeuchi
Organizer
JST CREST/SICP/ERATO Joint Symposium
Place of Presentation
東京 東京大学生産技術研究所
Year and Date
2012-11-07
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