生体肺構造を組織工学的に模擬したハイブリッド人工肺に関する研究

通过组织工程模拟生物肺结构的混合型人工肺研究

• 批准号: 18650127
• 负责人: 舟久保 昭夫
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Tokyo Denki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18650127/
• 关键词: ハイブリッド人工肺; 組織工学; Scaffold; 3次元構築; 電界制御; 正常ヒト臍帯静脈内皮細胞; 細胞挙動; せん断応力; 人工肺; ハイブリッド; 人工臓器; 細胞組込; 細胞

本研究では,長期使用可能な人工肺の開発を目指し,そのアプローチとして細胞を組み込んだ人工臓器(ハイブリッド人工臓器)の基礎技術開発を目的とした.本年度は,生体組織に類似した微細繊維構造を紡糸する有効的な方法であるエレクトロスピニング法を用い,複雑な形状を有する人工臓器に対し,均一に繊維性の細胞足場(Scaffold)を堆積させ,目的部位にScaffoldを堆積させるシステムの構築を行った.Scaffold材料としてセグメント化ポリウレタンを使用し,任意に繊維の噴射方向を制御するため,電界の強さと繊維の噴射方向の関係を検討した.高分子溶液濃度14.5%,噴射距離15.0cm,印加電圧値7.0kVの条件下において,噴射距離間に様々な大きさの電界を加えることにより,噴射方向の制御が可能であり,目的部位へのScaffold構築が可能であった.また人工臓器表面に堆積したScaffoldは細胞外マトリックスに類似したナノからマイクロスケールの均一な繊維径を有していた.しかし,大気中の温度や湿度の影響から十分な再現性を得るには至らなかった.次に実際の生体肺に掛かるせん断応力を考慮した上で評価用モデル肺を構築した.そして,その内面にScaffoldのコーティングを施し,正常ヒト臍帯静脈内皮細胞を播種させ,リアルタイムで細胞挙動の観察を行った.その結果,人工肺の流入口に掛かるせん断応力約10Paを加えても,Scaffoldの構造は変化せず,耐久性があることが実証された.また細胞の増殖能は静置培養と比較しても差が生じず,流動条件下でも十分に細胞が伸展,増殖することが確認された。以上の検討により,組織工学と人工臓器の融合によるハイブリッド人工肺の実現に向けた基盤技術を形成することができ,in vivo評価にて,より詳細に検討していくことで長期使用可能な人工肺の開発が期待できると示唆された.

This study aims at the development of artificial lung, which may be used for a long time, and the basic technology development of artificial lung. This year, the biological tissue is similar to the micro-dimensional structure of the spinning, there are methods to use, complex shape, artificial equipment to match, uniform dimensional cell foot field (Scaffold) is deposited on the target site.Scaffold material is used to control the spray direction of any dimension. The relationship between the strength of the electric field and the spray direction of the dimension is discussed. Under the condition of polymer solution concentration 14.5%, spray distance 15.0 cm, and applied voltage 7.0 kV, the spray distance can be controlled and the Scaffold structure of the target site can be constructed. Scaffold is a kind of extracellular scaffold, which has a uniform diameter. The temperature and humidity in the atmosphere affect the reproducibility. In the second place, the biological lung is connected with the body, and the power is considered. In addition, the inner surface of Scaffold was seeded with normal umbilical vein endothelial cells, and the cell movement was observed. As a result, the flow inlet of the artificial lung is suspended at about 10Pa, the structure of the Scaffold is changed, and the durability is verified. Cell proliferation was confirmed by static culture and cell expansion under flow conditions. The above discussion, tissue engineering and artificial lung fusion, the development of artificial lung in vivo evaluation, detailed discussion, long-term use of artificial lung development expectations.

项目成果

細胞組込みデバイスへの応用を目的とした細胞挙動を制御するScaffold構造に関する基礎検討

控制细胞行为的支架结构的基础研究，应用于细胞集成设备

• 发表时间: 2008
• 作者: 矢口俊之;舟久保昭夫;野中一洋;大越隆文;野一色泰晴;大越康晴;住倉博仁;福井康裕
• 通讯作者: 福井康裕

繊維性Scaffoldの作製と評価に関する研究

纤维支架的制备与评价研究

• 发表时间: 2007
• 作者: 野中一洋;矢口俊之;舟久保昭夫;相原達也;住倉博仁;福井康裕
• 通讯作者: 福井康裕

FABRICATION AND EVALUATION OF NANO-SCALE FIBROUS SCAFFOLD AS A BLOOD-CONTACTING-SURFACE OF ARTIFICIAL HEARTS

人工心脏血液接触面纳米级纤维支架的制作与评价

• 发表时间: 2007
• 作者: Akinobu Komae;Kazuyoshi Fukunaga;Toshiyuki Yaguchi;Kazuhiro Nonaka;Hirohito Sumikura;Akio Funakubo;Yasuhiro Fukui
• 通讯作者: Yasuhiro Fukui

STUDY ON EVALUATION OF FIBROUS SCAFFOLD AIMED AT IMPROVEMENT OF CELLULAR COMPATIBILITY

旨在提高细胞相容性的纤维支架评价研究

• 发表时间: 2006
• 期刊: ASAIO JOURNAL Vol. 52・No. 2
• 作者: Kazuhiro Nonaka;Toshiyuki Yaguchi;et al.
• 通讯作者: et al.

足場構造が細胞挙動へ与える影響の解析に関する研究

支架结构对细胞行为影响分析研究

• 发表时间: 2008
• 作者: 崎山亮一;関根秀一;岡野光夫;峰島三千男;矢口俊之
• 通讯作者: 矢口俊之