Development of bioinert hierachical materials for exploring cellular mechanosensing of liquid scaffolds

开发生物惰性分层材料以探索液体支架的细胞机械传感

• 批准号: 22H00596
• 负责人: 中西 淳
• 金额: $ 27.46万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00596/
• 关键词: メカノバイオロジー; 液々界面; 細胞接着; ナノ薄膜; バイオイナート

申請者は一般に細胞培養に用いられる固体基材の代わりに，水と二相分離する疎水性液体の界面で細胞培養を行う技術の開発に取り組んでいる。本研究では，液々界面に付着する細胞のメカノバイオロジーを探究するために，界面にバイオイナートな界面活性剤を被覆した階層型材料を開発することで，単独～集団状態の細胞の接着・培養に必要とされる液体足場の力学刺激を特定しつつ，液体の特徴を活かした画期的な培養システム開拓のための学術・技術基盤を築くことを目指している。初年度は，水/パーフルオロカーボン界面にバイオイナート分子としてリン脂質を修飾した界面材料の開発に取り組んだ。水/パーフルオロカーボン界面の水相側にリン脂質リポソームを添加することで，界面にリン脂質単分子膜の修飾を施した。パーフルオロカーボンの種類ならびにリン脂質の飽和／不飽和度を変えることで、界面張力が変化することを懸滴法で確認した。また、FRAP法ならびに界面レオロジー測定により、面内の分子拡散およびせん断方向の力学特性を評価した。またバイオイナート性については蛍光標識ウシ血清アルブミン（BSA）の吸着抑制によって確認した。実際に，この界面に細胞を播種すると，細胞接着性のRGDペプチド修飾リン脂質を含有させた場合のみ細胞が接着でき、それを含まない場合はフィブロネクチンを添加しても界面に細胞が接着できないことを確認した。以上より、界面の力学特性を操作可能なバイオイナートな液体界面材料の開拓に成功した。

The applicant has adopted a general cell culture method using a solid substrate, a water-based two-phase separation technology, and an aqueous liquid interface for cell culture. This study explores the use of liquid-liquid interfaces in cell-liquid interfaces.バイオイナートなInterface active coating coated layered material をopen 発することで, single ~ collective state It is necessary for the cells to be followed and cultured, and the mechanical stimulation of the liquid foot field is specific, and the liquid is special. During the painting period, I cultivated and developed the academic and technical foundation of the school. In the first year of the year, water/パーフルオロカーボンinterface にバイオイナートmolecules and としてリンlipidをmodificationしたinterface materialの开発にtakeりgroupんだ. Water/Fluorum interface is added to the aqueous phase side, and the lipid layer is added to the interface, and the lipid layer to the interface is modified. Saturation/unsaturation of lipids The change of interfacial tension is confirmed by the hanging drop method.また、FRAP method ならびにInterface レオロジーMeasurement of により、In-plane molecular spreading およびせんThe mechanical properties of the breaking direction をEvaluation価した. The またバイオイナート性については蛍LED light mark ウシSerum アルブミン (BSA) のsorption inhibition によって confirmation した.実界に, このinterface にcell をseeding すると, cell adhesion のRGD ペプチドmodified リンlipid をcontaining させたoccasion のみcellsがcontinues でき、それを contains まない occasion はフィブロネクチンをadds してもinterface にcell がcontinues できないことをconfirm した. The above-mentioned mechanical properties of the interface can be manipulated and the development of liquid interface materials can be successfully achieved.

项目成果

Dynamic materials for cell mechanobiology

用于细胞力学生物学的动态材料

• 发表时间: 2022
• 作者: Karen Hamada;Jun Nakanishi
• 通讯作者: Jun Nakanishi

液々界面を足場とする細胞培養技術

以液-液界面为支架的细胞培养技术

• 发表时间: 2022
• 作者: KATABA Andrew;NAKAYAMA Shouta M.M.;YOHANNES Yared Beyene;TOYOMAKI Haruya;NAKATA Hokuto;IKENAKA Yoshinori;ISHIZUKA Mayumi;池内与志穂;中西淳
• 通讯作者: 中西淳

Material-based Mechanobiology

基于材料的力学生物学

• 发表时间: 2021
• 作者: Takashi Amemiya;Kenichi Shibata;Masatoshi Watanabe;Satoshi Nakata;Kazuyuki Nakamura;Tomohiko Yamaguchi;J. Nakanishi
• 通讯作者: J. Nakanishi

Mechanistic investigation into selective cytotoxic activities of gold nanoparticles functionalized with epidermal growth factor variants

• DOI: 10.1007/s44211-022-00256-7
• 发表时间: 2023-01-14
• 期刊: ANALYTICAL SCIENCES
• 影响因子: 1.6
• 作者: Zhang，Aiwen;Abdellatef，Shimaa A. A.;Nakanishi，Jun
• 通讯作者: Nakanishi，Jun

流動性基材における細胞メカノバイオロジー

可流动基质中的细胞力学生物学

• 发表时间: 2022
• 作者: Shino Higuchi;Hiromasa Oku;中西淳
• 通讯作者: 中西淳