培養筋細胞を用いたアクチュエータに関する研究

摘要

近年，MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)を利用したマイクロアクチユエータに加えて，生体の細胞，特に筋細胞を駆動源とする研究が注目を集めている.これはバイオアクチュエータ，またはバイオハイブリッドアクチュエータと呼ばれ，バイオハイブリッドデバイスの1つである.生体の細胞に栄養を与える，または電気刺激を与えることで，これをァクチュエータとして利用できる.この技術は，再生医療やソフトロボティックスの分野への利用が期待される.心筋や骨格筋は電気刺激や培養液のCa~(2+)イオンの濃度変化により収縮させることができる.培養筋細胞の発揮筋力の強化は今後の課題であるが，数十mmオーダーのサイズのアクチュエータは既に実現されており，ラットの骨格筋を用いて関節における曲げ運動を実現した例が報告されている.特に，筋肉を拮抗関係に配置することで，筋弛緩時に筋線維が伸ばされ，より長期的に収縮運動ができるようになった.また2次元的な筋細胞のシートから始め，それを層状に重ねることで3次元的な培養を実現しており，徐々に人体の筋肉の構造に近づけるべく研究が進められている.