表題番号:2014B-319 日付:2015/04/09
研究課題マイクロ材料工学を基盤とした大型三次元生体組織の構築と複合組織化による機能制御
研究者所属(当時) 資格 氏名
(代表者) 理工学術院 先進理工学部 准教授 武田 直也
(連携研究者) 理工学術院基幹理工学部 教授 庄子 習一
(連携研究者) 理工学術院ナノ理工学研究機構 教授 関口 哲志
(連携研究者) 理工学術院先進理工学部 助手 有坂 慶紀
(連携研究者) 先進理工学研究科 修士2年 奥 仁美
(連携研究者) 先進理工学研究科 修士1年 小町 駿介
(連携研究者) 先進理工学研究科 修士1年 南齋 浩樹
(連携研究者) 先進理工学部 学部4年 後藤 耀諒
(連携研究者) 先進理工学部 学部4年 近澤 朋亮
研究成果概要

再生医療応用を目指し、細胞を組み上げて三次元の生体組織を作製する研究が大きな注目を集めている。管腔化した三次元組織である毛細血管は、他の再生組織の深部へ血流を供給する応用も期待され、重要な研究のターゲットである。本研究では、血管内皮細胞から長大な毛細血管組織の作製を目的とし、長さ数十cm mスケール、直径約100μmの同軸二層のCore[]Sheath[]型(CS型)ゲルファイバー三次元培養場を、独自に開発した三次元的な層流を形成できるマイクロ流体デバイスにより作製した。Core層に血管内皮細胞を懸濁して導入し、Sheath層に生体適合性の高い混合ゲルを用いて包埋培養し、管腔化した毛細血管組織の作製に成功した。


Fabricating engineered tissues by assembling individual cells is of great interest to engineers and scientists. Tissues and organs of a human body have three-dimensional fine structures, and their size is centimeter and/or meter scale. Therefore, for regenerative medicine applications, engineered tissues should be the same size, and it is necessary to develop innovative technologies to assemble the cells into a three-dimensional and large structure. In this study, we developed the novel microfluidic device, which can form three-dimensional laminar flow in its micro channel, and we applied this device to fabricate the engineered blood capillaries (vessels).

The three-dimensional laminar flow consists of a core layer and a coaxially surrounding sheath layer. By continuously introducing different sol materials to each layer and subsequently gelating them, the double layered hydrogels of fiber shape were fabricated. Vascular endothelial cells were also successively introduced in the core layer and three-dimensionally cultured in the hydrogel fiber so that the cells autonomously developed into long blood capillary. Various biopolymers were used as gel materials and examined how they affect gel fiber formation and tissue development.