セルエンジニアリングデバイスの研究

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生体内部において細胞は高度に組織化され、かつ3次元的な構造を形成している。例えば肝臓の構造を考えると、複数の種類の細胞が構造化されており、また血管や胆管などのマイクロスケールの物質輸送機能が組織内部に集積されている。一般にペトリディッシュなどを用いて行われる細胞培養においては、栄養物や老廃物ならびに酸素などの物質輸送は、主として拡散によって行われるため、ある規模以上に培養組織を大きくできない、あるいは3次元的に組織を構築することが困難である、などの問題が指摘されている。これに対して、マイクロ流体デバイスを用いて、血管に対応するようなマイクロスケールの流れを能動的に作れば、こうした物質輸送の問題が解決できると同時に、マイクロ構造自体が組織を3次元的に構築する際のサポート構造になりうるので、従来の方法では不可能であった大規模な組織構築が可能になると考えられる。本研究では、マイクロ流体環境をうまく制御することにより、組織構築を行うことができるようなデバイスの実現を目指す。特に内部に膜構造を有するようなマイクロ流体デバイスを製作し、複数種の細胞を共培養することによって、膜を隔てて細胞を組織化し、具体的な生体機能を発現するような系について検討行った。平成15年度は、マイクロ流体デバイス内部で肝組織の培養を行うことを想定し、1)肝細胞を長期にかつ生理的な活性を維持しながら培養するための条件の最適化2)内部に膜を有する構造のマイクロ流体デバイスの設計と製作を中心に研究を進める。具体的には、一般に市販されているような肝細胞培養のための培地を用いて培養実験を行い、培養された細胞についてDNAの現存量やアルブミンの生産量、ならびにチトクロームP450などの活性を測定することによって、長期的に肝細胞の活性を保ちながら培養を行うための条件把握を行う。これと並行して、数ミクロン程度のポアサイズを有する膜を流体デバイス内部に作り込むためのマイクロファブリケーション法について検討を行い、製作したデバイス上での培養を試みた.