有機単分子膜とナノ加工技術を用いた神経細胞軸索の高精度誘導技術の開発

【目的】細胞親和性が局所的に改質された基板上で神経細胞を培養すると、細胞は親和性の高い領域に選択的に接着し、神経突起を伸長させる。本研究ではこの特性を応用し、単一細胞レベルで制御された入出力接続を有する小さな神経回路を、数個の神経細胞を構成要素として再構築するための、ナノ改質基板の開発を行った。【ナノ改質基板上でのPC12細胞の培養】電子線リソグラフィを用いて、アミノ基末端単分子膜(接着促進領域)およびメチル基末端単分子膜(接着阻害領域)をガラス基板上にパターニングした。アミノ基末端単分子膜は、APTES(aminopropyltriethoxysilane)を前駆体分子として成膜した。細胞培養実験には、神経細胞のモデル細胞として、PC12細胞を用いた。細胞播種条件を整えたのちにナノ改質基板上でPC12細胞を培養したところ、正方形のアミノ基末端単分子膜パターン上に単一のPC12細胞が接着し、またそこから延びる直線パターン上に神経突起を伸長させている様子が確認できた。【ナノ改質基板上での初代培養神経細胞の培養】続いて、初代培養神経細胞を配列固定するための実験に着手した。神経細胞は胎生9-10日のニワトリ胚の前脳から採取した。APTES上に神経細胞を培養したところ、神経細胞はPC12細胞に比べて接着能力が低く、その上に神経細胞は接着しないことが分かった。そこで、APTESに比べて1分子あたりのアミノ基数が多いDETA(diethylenetriamine)上への神経細胞の接着性を評価し、神経細胞はDETA単分子膜上に非常に強く接着するとこ、そしてDETA単分子膜上で培養を一週間以上に渡って安定に継続できることを確認した。また、DETA/ODSナノ改質基板上に神経細胞を配列固定するための培養条件もほぼ確立した。

【目的】細胞親和性が局所的に改質された基板上で神経細胞を培養すると、細胞は親和性の高い領域に選択的に接着し、神経突起を伸長させる。本研究ではこの特性を応用し、単一細胞レベルで制御された入出力接続を有する小さな神経回路を、数個の神経細胞を構成要素として再構築するための、ナノ改質基板の開発を行った。【ナノ改質基板上でのPC12細胞の培養】電子線リソグラフィを用いて、アミノ基末端単分子膜(接着促進領域)およびメチル基末端単分子膜(接着阻害領域)をガラス基板上にパターニングした。アミノ基末端単分子膜は、APTES(aminopropyltriethoxysilane)を前駆体分子として成膜した。細胞培養実験には、神経細胞のモデル細胞として、PC12細胞を用いた。細胞播種条件を整えたのちにナノ改質基板上でPC12細胞を培養したところ、正方形のアミノ基末端単分子膜パターン上に単一のPC12細胞が接着し、またそこから延びる直線パターン上に神経突起を伸長させている様子が確認できた。【ナノ改質基板上での初代培養神経細胞の培養】続いて、初代培養神経細胞を配列固定するための実験に着手した。神経細胞は胎生9-10日のニワトリ胚の前脳から採取した。APTES上に神経細胞を培養したところ、神経細胞はPC12細胞に比べて接着能力が低く、その上に神経細胞は接着しないことが分かった。そこで、APTESに比べて1分子あたりのアミノ基数が多いDETA(diethylenetriamine)上への神経細胞の接着性を評価し、神経細胞はDETA単分子膜上に非常に強く接着するとこ、そしてDETA単分子膜上で培養を一週間以上に渡って安定に継続できることを確認した。また、DETA/ODSナノ改質基板上に神経細胞を配列固定するための培養条件もほぼ確立した。