ナノ・マイクロファイバー骨格基材の電界紡糸設計:コンプライアント人工血管への応用

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機械的安定性・生理的機能性・生体適合性を高いレベルで実現する組織工学骨格基材の作製技術を開発するために、電界紡糸法(エレクトロスピニング)を応用して小口径人工血管プロトタイプ設計を行った。電界紡糸法は、(1)骨格基材の構成分子種の選択(生体高分子・合成高分子)、(2)要素分子集合体の集合構造の設計・制御(ファイバー径・密度等)、(3)三次元秩序の設計・制御(配列・配向)、(4)細胞増殖因子等生理活性分子の導入(混合・埋入・固定)等の設計自由度が高く、よく設計・制御されたナノファイバー構造を有し、異なる物性・機能を持つ複種類のポリマーの混合化・積層化・多層化された機能的人工組織骨格基材・小口径人工血管の創製に有効である。本研究では、生体適合性エラストマーセグメント化ポリウレタン(SPU)および生体吸収性エラストマーpoly(lactic-acid-co-ε-caprolactone)(PLCL)のナノ・マイクロファイバーメッシュの機械的特性の設計法として紡糸時に混合溶媒を用いるファイバー接合度制御法を新たに開発し、これを用いてそれらのメッシュからなる小口径人工血管チューブのコンプライアンス設計を行ったところ、生体血管のコンプライアンスと同程度の範囲内でコンプライアンスを調節・設定することが可能となった。また、ファイバー径の細胞接着・増殖性への影響を検討したところ、ナノファイバーメッシュ骨格基材が細胞をよく接着・増殖させることがわかった。組織工学骨格基材の作製技術および医用デバイス化のための成型加工技術としての新しい電界紡糸法の活用法と、細胞との相互作用の適切化の基礎指針を確立することができた。