生体と融合する神経インタフェースに関する研究

与生物体整合的神经接口研究

• 批准号: 14658294
• 负责人: 安田 隆
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14658294/
• 关键词: 神経インタフェース; マイクロ流体デバイス; 神経軸索誘導; 神経成長因子; コラーゲン; 細胞接着; ナノホール; マイクロバルブ; 表面張力

前年度までに製作したマイクロ流体デバイス上に、神経細胞様に分化するPC12細胞(ラット副腎髄質褐色細胞種)を培養した。そして、微小孔より濃度100ng/mlの神経成長因子を放出し、その際の細胞の変形や軸索伸長の様子を観察した。神経成長因子を放出してから2時間後、細胞は球状のまま基板に接着していたが、4時間後には扁平・肥大化を始め突起を形成し始めた。さらに、6時間後には微小孔に向かって軸索を伸長させる様子が確認できた。また、細胞体自体も微小孔の方向にわずかに移動する様子が確認された。これらの結果より、製作したマイクロ流体デバイスにより、神経インタフェースの構築に必要な神経軸索の誘導が可能であることを示すことができた。神経インタフェースを構築するには神経細胞をマイクロ流体デバイスの所望の場所に固定化する技術が必要であるため、細胞と強い接着性を有するコラーゲンをデバイス上にパターニングし、その膜上での細胞接着性を評価した。コラーゲン・パターニングの方法として、シリコン樹脂製スタンプを用いる方法、マイクロ流路中にコラーゲンを流し込む方法、レジスト材料を用いたコラーゲンのリフトオフによる方法の3種類を試し、比較検討した。その結果、リフトオフを用いることにより簡便にコラーゲンをきれいにパターニングすることが可能であり、さらに細胞非接着面として細胞接着性の極めて悪いチオール系の自己組織化単分子膜を用いることにより、よりコントラストの高い細胞のパターニングが可能であることが分かった。

在前一年制造的微流控装置上培养分化为神经细胞的PC12细胞（大鼠肾上腺髓质嗜铬细胞瘤）。然后他们通过微孔释放浓度为100 ng/ml的神经生长因子，并观察细胞变形和轴突伸长。神经生长因子释放后两小时，细胞仍保持球形并粘附在基质上，但四小时后，它们开始变平、增大并形成突起。此外，6小时后，可以看到轴突向微孔延伸。另外，还确认了细胞体本身向微孔方向轻微移动。这些结果表明，所制造的微流体装置能够引导构建神经接口所需的神经轴突。构建神经接口需要一种将神经细胞固定在微流体装置中所需位置的技术，因此将与细胞具有很强粘附特性的胶原蛋白图案化在装置上，并评估细胞在膜上的粘附性。尝试并比较了三种类型的胶原蛋白图案化方法：使用硅树脂印模的方法、将胶原蛋白倒入微通道的方法以及使用抗蚀剂材料剥离胶原蛋白的方法。因此，通过使用剥离，可以轻松且整齐地对胶原进行图案化，并且通过使用细胞粘附性极差的硫醇基自组装单层作为非细胞粘附表面，可以人们发现，实现更高的对比度是可能的。

项目成果

東朋幸: "神経軸索の成長制御のためのマイクロバルブの開発"平成15年電気学会全国大会講演論文集. Vol.3. 168 (2003)

Tomoyuki Azuma：“控制神经轴突生长的微阀的开发”日本电气工程师协会 2003 年全国会议论文集，第 3 卷 168（2003 年）。

マイクロ流路内で単一神経細胞の電気信号を計測するデバイスの開発

开发测量微通道中单个神经元电信号的装置

• 发表时间: 2004
• 期刊: 日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会講演論文集
• 作者: 中島雄太;石塚勝敏;Yuta Nakashima;中島雄太;熊本將元
• 通讯作者: 熊本將元

安田隆: "神経成長因子放出のためのマイクロ流体デバイスの構築"第42回日本エム・イー学会大会論文集. 274 (2003)

Takashi Yasuda：“用于神经生长因子释放的微流体装置的构建”日本 MEE 学会第 42 届年会记录 274 (2003)。

Fabrication of a Microfluidic Device for Axonal Guidance

用于轴突引导的微流体装置的制造

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Robotics and Mechatronics 17(2)
• 作者: Yuta;Nakashima;Yuta Nakashima;Yuta Nakashima;Yuta Nakashima
• 通讯作者: Yuta Nakashima

中島雄太: "マイクロ流体デバイスによる神経成長因子放出制御"日本機械学会 第16回バイオエンジニアリング講演会 講演論文集. 125-126 (2004)

Yuta Nakajima：“使用微流体装置控制神经生长因子释放”第 16 届日本机械工程师学会生物工程会议论文集 125-126 (2004)。