Fablication of three-dimensional tube structure with multilayer by applying active cell control using microbubbles and acoustic radiation force

通过微泡和声辐射力的主动单元控制制造多层三维管结构

基本信息

批准号：
20H04547
负责人：
桝田晃司
金额：
$ 11.4万
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 Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2021年度までは、微小気泡に包含された凝集体に含まれる細胞が、音響放射力によって流路内壁に捕捉され、さらに音波のパラメータによって捕捉される細胞分布を調整できることを確認した。2022年度はその技術を応用し、流路内の血管内皮細胞を捕捉したその状態で（in situ）培養し、人工血管を作製するための超音波捕捉条件、および細胞の培養条件について検討した。本研究ではウシ由来の頚動脈正常血管内皮細胞を用いた。実験では細胞に特異的に接着するcRGD抗体を修飾した微小気泡を導入し、先行研究と同様に細胞表面に結合させ、凝集体を形成した。幅2 mm、深さ1 mmの流路の内壁にcollagen filmの基底膜を塗布し、脱気水で満たされた水槽中の水面に設置した。128素子の2次元アレイトランスデューサを水槽底部に固定し、流路内に超音波の焦点を形成して、流路壁面に凝集体を捕捉した。60秒間音波を照射し、捕捉した後に流れを止め、細胞の捕捉面積を算出した。その後捕捉された細胞を培養し、培養後の細胞総面積を算出した。照射超音波は、中心周波数3 MHz、最大音圧400 kPa-pp、Duty比60 %のバースト波である。様々な音場分布について検討した結果、単焦点では捕捉可能な細胞数を局所的に高められる一方、培養開始後24時間後から72時間後に有意のある増殖は見られなかった。一方、時空間分割照射によって焦点数を変化させたところ、3焦点にした場合、72時間までの培養時間経過において有意のある増殖傾向が確認された。一連の結果より、超音波により捕捉した細胞数だけでなく、細胞の分布が広範囲でかつ低密度である方が、培養に適していることが確認された。

直到2021年，我们证实了在微泡中包含的骨料中包含的细胞可以通过声通道的内壁捕获，声音辐射力可以捕获，并且可以调整由声波的参数捕获的细胞分布。在2022财年，该技术用于检查通过在同一状态（原位）培养流动通道中的内皮细胞来生产人造血管的超声捕获条件，以产生人造血管。在这项研究中，使用了源自牛的正常颈动脉内皮细胞。在实验中，微泡修饰了特异性粘附于细胞的CRGD抗体，并且以与以前的研究相同的方式，它们与细胞表面结合以形成聚集体。将胶原蛋白膜的地下膜应用于宽2毫米和1毫米深的流道的内壁，并将其放置在装满脱氧水的水箱表面上。将128个元素的二维阵列换能器固定在水族馆的底部，并在流动路径内形成超声波焦点，从而在流道壁上捕获聚集体。用声波照射细胞60秒，然后停止流动，并计算细胞捕获区域。然后培养捕获的细胞，并计算培养后的总细胞面积。辐照的超声波是一个突发波，中心频率为3 MHz，最大声压为400 kPa-PP，占空比为60％。由于各种声场分布，捕获的细胞数量在单个焦点处局部增加，但在培养开始后24至72小时未发现显着生长。另一方面，当将焦点的数量通过时空分裂辐射更改时，当焦点设置为三个时，在培养时间内确认了显着的生长趋势，最高为72小时。一系列结果证实，不仅通过超声捕获的细胞数量，而且在较大范围内和低密度的细胞分布更适合培养。

项目成果

期刊论文数量（13）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Validation of damage on vascular endothelial cells under ultrasound exposure according to adhered situation of bubbles

根据气泡附着情况验证超声照射下血管内皮细胞的损伤

DOI：
10.35848/1347-4065/ac4d61
发表时间：
2022
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
Ito Yoshiki;Saito Tatsuya;Watanabe Shunya;Kajita Naoya;Miyamoto Yoshitaka;Suzuki Ryo;Maruyama Kazuo;Omata Daiki;Masuda Kohji
通讯作者：
Masuda Kohji

Study of culture conditions of vascular endothelial cells retained to vascular wall surface with microbubbles by acoustic radiation force

声辐射力微泡保留血管壁表面血管内皮细胞培养条件的研究

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shunya Watanabe;Kota Konishi;Yoshiki Ito;Yoshitaka Miyamoto;Daiki Omata;Ryo Suzuki;Kohji Masuda
通讯作者：
Kohji Masuda

微小気泡濃度と細胞への付着状況を考慮した超音波照射下での血管内皮細胞への影響

考虑微泡浓度和细胞粘附的超声照射对血管内皮细胞的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Anada R;Hara ES;Nagaoka N;Okada M;Kamioka H;Matsumoto T;沖原正明，河村暁文，宮田隆志;伊藤芳樹，齊藤達也，梶田直哉，宮本義孝，小俣大樹，丸山一雄，鈴木亮，桝田晃司
通讯作者：
伊藤芳樹，齊藤達也，梶田直哉，宮本義孝，小俣大樹，丸山一雄，鈴木亮，桝田晃司

Comparison of damage in vascular endothelial cells surrounded by microbubbles under ultrasound irradiation according to presence condition of the cells

根据细胞存在状态比较超声照射下微泡包围的血管内皮细胞的损伤情况

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yoshiki Ito;Shunya Watanabe;Narumi Ogawa;Ayako Noguchi;Yoshitaka Miyamoto;Daiki Omata;Ryo Suzuki;Kohji Masuda
通讯作者：
Kohji Masuda

Experimental study of ultrasound retention of bubble-surrounded cells under various conditions of acoustic field and flow velocity