生命と微小機械の融合による自己再生生命機械システムの創製

通过生命与微机械的融合创建自我复制的生物力学系统

基本信息

批准号：
20686018
负责人：
森島圭祐
金额：
$ 12.65万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、細胞培養条件が厳しい哺乳類から得られる細胞を用いるのではなく、変温動物である昆虫の筋細胞を用いることにより培養可能環境が緩和されることに着目し、外部環境に対してロバストで室温で動作可能で、自由自在に形を再構成できる、化学エネルギー駆動型の自己再生能力のある生命機械システムの創製を試みた。昆虫の筋細胞組織再構築法を確立するために、昆虫組織からの初代培養方法の最適化を行った結果、培養状態が向上した。また、筋細胞の力学刺激による制御の体系化を行うために、分離し培養された筋細胞について、細胞力学刺激装置により、さまざまなパターンの力学刺激を与える実験システムを構築しており、現在、このシステムを用いて、詳細なデータを取得している。さらに、近年再生医療分野で注目されている温度応答性培養表面を用いた昆虫細胞シートの回収方法に着手し、微細加工により作成したデバイスに昆虫組織から摘出した筋細胞を搭載し、生命機械システムに向けた設計を行っている段階である。試作したデバイスと細胞のアセンブリのためにマイクロマニピュレーションシステムと3次元観察システムの構築を行った。細胞のアセンブリのためにマイクロマニピュレーションシステムを用いることで、複雑なハンドリング作業を行うことが可能になった。また、3次元観察システムと共焦点顕微鏡を組み合わせることで、より複雑なバイオアクチュエータの挙動の観察及び解析が可能になった。成果として、試作した生命機械システムの例が日本科学未来館において常設展示されている。

在这项研究中，我们专注于使用来自热动物的昆虫的肌肉细胞来减轻培养环境，而不是使用从具有严格细胞培养条件的哺乳动物获得的细胞，并试图创建一个可以在房间温度和自由地重新建造的外部环境中创建一个可用于外部环境的化学能量驱动的可自我驱动的生命力学系统。为了建立一种重建昆虫肌肉细胞组织的方法，优化了昆虫组织的主要培养方法，并改善了培养状态。此外，为了通过机械刺激对肌肉细胞进行系统化，我们构建了一个实验系统，该系统使用细胞机械刺激装置为分离和培养的肌肉细胞提供各种机械刺激模式，并且目前正在使用该系统来获得详细的数据。此外，他已经开始使用一种使用温度响应性培养表面收集昆虫细胞表的方法，这些培养表面最近在再生医学领域引起了人们的注意，目前正在通过安装从微型制作产生的设备上提取的昆虫组织中提取的肌肉细胞来为生命机械系统的设计设计。为原型设备和电池组装而构建了微观计量系统和三维观察系统。使用微型管理系统进行单元组装已启用复杂的处理操作。此外，通过结合三维观察系统和共聚焦显微镜，已经有可能观察和分析生物施加剂的更复杂行为。结果，日本新兴科学与创新博物馆永久展示了原型生命机系统的例子。