東北大学は3月25日、細胞培養の足場となる「ハイドロゲルシート」において、底面に対して垂直方向にカーボンナノチューブ(CNT)を配列化させる技術を開発し、水平方向と比べて約40倍の導電率を実現することに成功したと発表した。

同成果は、東北大 原子分子材料科学高等研究機構のアハディアン助手、同・ラモン・アスコン助教、同・末永智一主任研究者、同・カデムホッセイニ主任研究者らの研究チームによるもの。研究の詳細な内容は、現地時間3月19日付けで英オンライン総合学術誌「Scientific Reports」に掲載された。

今回の成果は、ハイドロゲル底面にある電極と上面との間に、CNTによって電気の通路ができたことが原因と考えられ、このハイドロゲルを筋細胞の電気培養に応用したところ、より効率的な筋細胞の分化・成熟が可能となったものだという。同技術は、将来的には、再生医療やバイオセンサ、動物実験に頼らない筋肉の運動モデルを用いた薬の開発など、幅広い用途への応用が期待できると研究グループでは説明している。

画像1~3が、誘電泳動を応用したCNT垂直配列化ハイドロゲルシートの作製法。画像4・5は、ハイブリッドゲルシート上に配置した筋芽細胞株「C2C12」に電気刺激を与え、「筋管細胞」に分化させる工程の模式図。

画像1(左):誘電泳動力を印加する前後のCNTの画像。画像2(中):ハイドロゲルシートに対し垂直に配列化したCNTの写真。スケールは50μm。画像3(右):筋細胞をハイドロゲルシート上に配置した場合の電場のシミュレーション結果。各位置の電圧が色表示され、矢印により電流密度が表されている。2本の電極間に電圧を印加した場合に、CNT垂直配列化ハイドロゲルシート(下のグラフ)の場合は、ハイドロゲルシート単体(上のグラフ)と比べて、ゲル上に位置する筋細胞近傍の電流密度が増大することが確認された

画像4(左):上の模式図は、CNT垂直配列化ハイドロゲルシートの上にC2C12を播種し、8日間筋間細胞への分化を誘導するところを表したもの。下の模式図は、筋管細胞に2日間電気刺激を与えることで、筋間細胞への成熟が促されたところを表している。画像5(右):各々の工程の断面図