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細胞培養シートにカーボンナノチューブによる電導路、東北大学が形成技術を開発

2014/03/26 12:14
大下 淳一=日経デジタルヘルス
シートの作製方法
シートの作製方法
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 東北大学 原子分子材料科学高等研究機構(AIMR)の研究グループは、細胞培養の足場となる材料にカーボンナノチューブ(CNT)を垂直に配列する技術を開発した(リリース)。水平方向と比べて約40倍の導電率が得られることを確認したという。この材料を使って筋細胞を培養したところ、筋細胞の分化・成熟の効率が高まった。再生医療やバイオセンサーなど幅広い用途への応用が期待できるという。今回の成果は2014年3月19日に「Scientific Reports」オンライン版に掲載された。

 再生医療を支える技術として、細胞-細胞間接着や細胞-マトリクス間接着を立体的に促す足場材料の開発が重要性を増している。中でも、生体適合性を持ち、水分子を大量に含む「ハイドロゲル」と呼ばれる材料を用いたバイオマテリアルの開発が盛んになっている。

 東北大学は今回、ゼラチンメタクリレート(GelMA)ハイドロゲルと呼ぶ足場材料にCNTを垂直に並べる技術を開発した。同技術ではまず、ITO(酸化インジウムスズ)でできた板状透明電極とバンド状透明電極の間にGelMAハイドロゲル前駆体とCNTを導入し、垂直方向に電界を印加する。すると、ITO電極に沿って生じる誘電泳動力によってCNTが垂直方向に配列する。その状態のまま紫外光を照射し、ゲルを架橋させて固定化することで、CNTが垂直配列したハイドロゲルシートを作製できる。

 このCNT-GelMAハイドロゲルハイブリッド材料の導電率を測定したところ、ゲルの垂直方向では水平方向に比べて約40倍高かった。さらに、ハイドロゲルシート単体やCNTの配向がランダムなCNT含有ハイドロゲルシートに比べると、機械強度も優れていることが分かったという。

 研究グループは、導電率の上昇に伴って細胞培養の効率が高まっていることを確かめた。筋細胞の一種である筋芽細胞(C2C12)をCNT垂直配列化ハイドロゲルシート上で培養して電気刺激を与えたところ、従来法に比べて多くの筋管細胞を得ることができた。

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