非接触硬さセンシングと再生医療への応用

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皮膚や心筋といった組織が機能不全に陥った際に,これらの機能回復のために自身の健常な細胞から作製した細胞シートを移植するという再生医療が行われている.本研究では,硬さによる細胞シートのバイアビリティ(生存能)評価のため,10μmオーダの厚さしかない細胞シートの非接触センシング手法による品質評価を目指し,以下3項目の研究を行っている.1.細胞シートの非接触表面力学特性評価空気噴流を用いて1mNオーダの印加力を高い再現性で印加できるシステムを構築し,細胞シートの表面変形計測,培地液体の挙動観察を行っている.培養環境の違いによる細胞シートの品質変化を比較するため通常の培地,アクチンフィラメントの重合を阻害した環境でそれぞれ実験を行っている.2.対象物変形を考慮した流体力キャリブレーション流体噴流を用いた非接触力印加を行う際には,実験時に計測対象に加わる力の大きさを直接計測することが難しいため,事前に流体力キャリブレーションをする必要がある.しかしながら,皮膚や細胞シートを対象とした力印加においては,対象物の変形に依存して流体力が変動してしまう.本研究では理論・シミュレーション・実験の3つの観点から流体力の変動が最大2倍にも達することを明らかにし,変形形状が既知である条件において流体力変動が補正できることを示している.3.生体粘弾性モデルの特性評価本研究では柔軟物の粘弾性モデルとして,引きつれ効果と方向依存型応答の両方を表現可能なバネ・ダンパネットワークモデルを取り扱っている.実験で得られた粘弾性パラメータを用いることでモデル変形と実際の変形とがよく一致することを確認しているが組織の特性をどれくらい幅広く表現可能であるかという点はよくわかっていなかった,そこで有限要素解析との比較を行い,ポアソン比の効果は表現できないものの,人肌のような生体柔軟組織(ポアソン比=0.48)であれば本モデルが利用可能であるということを明らかにしている.