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» 2015年06月17日 08時00分 UPDATE

医療技術ニュース:フラーレンを用いて、再生医療向けの細胞培養の足場材形成に成功

物質・材料研究機構は、炭素材料の1つであるフラーレンの柱状結晶を用いて、細胞培養の足場となる材料の表面に、ナノスケールのパターンを形成することに成功した。

[MONOist]

 物質・材料研究機構(NIMS)は2015年6月3日、炭素材料の1つであるフラーレンの柱状結晶を用いて、細胞培養の足場となる材料の表面に、ナノスケールのパターンを形成することに成功したと発表した。同機構国際ナノアーキテクトニクス研究拠点(MANA)の南皓輔研究員、有賀克彦ユニット長、山崎智彦研究者らによるもので、同月2日に国際学術誌「Advanced Materials」の電子版で公開された。

 再生医療・組織工学では、生体組織を生体外で作るためには、足場となる材料の上で細胞を培養し、特定の細胞種へ分化させる必要がある。近年では、マイクロメートルサイズの3次元構造を形成することで、細胞分化の誘導・制御が可能になっているが、足場材料の大面積化が困難とされていた。

 同研究グループでは、サッカーボール形状の分子であるフラーレンの柱状結晶(フラーレンウィスカー)に着目した。研究ではまず、疎水性の高いフラーレンウィスカーを水面に浮かべ、単層の膜を作製。それを圧縮して一列に並べ、基板に転写して乾燥させた。この3つのステップにより、足場材料の表面に、規則的に約500nmの溝を持つフラーレンウィスカー足場材料の作製に成功した。

 また、筋芽細胞を培養したところ、ガラス基板上に比べて筋管細胞への分化が顕著に誘導され、細胞が一定方向にそろって成長することが分かった。これにより同足場材料は、生体適合性が高く、筋芽細胞の成長と分化の制御が可能であることも実証された。

 同手法は、細胞の成長と分化を制御できる足場材料をセンチメートルスケールの大面積で容易に作製できるため、数cm2〜数10cm2の面積を必要とする再生医療での応用が可能だという。研究グループでは今後、開発した足場材料の適用範囲を広げ、神経細胞、骨細胞などの他の分化誘導への応用、iPS細胞などの幹細胞にも展開するとしている。

photo フラーレンウィスカーの配向および足場材料への応用
photo フラーレンウィスカー足場材料上での細胞挙動。a.ガラス基板上とフラーレンウィスカー足場材料上で伸長した細胞の蛍光顕微鏡観察像。b.フラーレンウィスカー足場材料上で形成した筋管細胞の蛍光顕微鏡観察像。蛍光染色した筋管細胞(左)とその下にあるフラーレンウィスカー(右)。フラーレンウィスカーが斜めに配向している方向に沿って筋管細胞も斜めに配向している様子が認められる。

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