【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.29】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23UT0264
利用課題名 / Title
コラーゲン/アルギン酸ハイブリットゲルの構造観察
利用した実施機関 / Support Institute
東京大学 / Tokyo Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代バイオマテリアル/Next-generation biomaterials（副 / Sub）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials
キーワード / Keywords
電子顕微鏡/ Electronic microscope,細胞培養デバイス/ Cell Culture Device,コンポジット材料/ Composite material
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
中野 静香
所属名 / Affiliation
東京大学 大学院工学系研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
生体組織の物理特性は病態や加齢に伴い変化する。こうした変化が細胞機能に与える影響を評価するためには、動的な物理環境変化が可能な細胞足場材料が必要である。そこでコラーゲンとアルギン酸のハイブリッドゲルを作製し、カルシウムイオンによる架橋および脱架橋によって物理物性が変化する足場材料を構築した。本研究では、架橋および脱架橋したハイドロゲルの微小構造を観察し、ハイドロゲルの空隙率の違いを評価した。
実験 / Experimental
I型コラーゲン濃度1.5 mg/mL、アルギン酸濃度2 wt%、カルシウムイオン濃度0 or 10 mMのハイドロゲルを作製した（以下カルシウムイオン濃度0 mMをSoft、10 mMをStiffとする）。Stiffゲルをクエン酸溶液によって脱架橋したものをSoftenゲルとし、各種ゲルを固定し凍結乾燥させた。これらのサンプルを、低損傷走査型分析電子顕微鏡を用いて表面構造観察を行なった。観察条件に関して、サンプルはカーボンテープを貼り付けたホルダーに設置し、オスミウムコートを施したものを用いており、観察時の加速電圧を3 kVとした。
結果と考察 / Results and Discussion
ハイドロゲルの微小構造の観察により、SoftとSoftenはStiffよりも大きな空隙を有していることが見てとれた。画像解析により算出した各種ゲルの空隙率はSoft、Stiff、Softenそれぞれ71.4%、58.2%、74.9%であり、Soft、SoftenゲルはStiffゲルと比べてそれぞれ1.2倍、1.4倍高い空隙率を有することが明らかとなった。アルギン酸はカルシウムイオンによって架橋されるが、未架橋時または脱架橋後は架橋時よりも架橋点が減少し、空隙の大きく繊維密度の低い構造になったと考える。したがって、コラーゲンとアルギン酸を混合することで、カルシウムイオンによるアルギン酸の架橋によって小さな空隙を有し線維密度の高い構造を有し、脱架橋処理によって空隙サイズが大きくなり繊維の立体構造が変化する細胞足場材料を作製することに成功した。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
本研究はJSPS特別研究員奨励費 23KJ0417の助成を受けたものです。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件