眼の網膜は大きく分けると視細胞、双極細胞、神経節細胞の3層の神経細胞からなる。角膜から入った光は視細胞で吸収され、視細胞膜面に電位差分布が生じる。この信号が双極細胞、神経節細胞を経て脳に送られ視覚となる。網膜色素変性症などの病気では、視細胞の機能だけが失われており、電気的信号を伝達する双極細胞や神経節細胞は健常である。したがって視細胞と同様の機能を有する人工膜を作製し、視細胞の位置に挿入できれば視力を回復できる。本研究では、この考えのもと、網膜中の視細胞と同等の機能を有する膜の作製を目的とし、光を吸収し電気的信号に変換する光電変換色素をポリエチレンフィルム表面に化学固定する方法を確立し、人工網膜としての機能を有することを明らかにした。続いて人工網膜に用いるポリエチレンフィルムの構造と生体適合性の関係について検討した。
・光電変換色素のポリエチレンフィルム上への固定
光電変換色素(NK-5962)をポリエチレンフィルム表面に固定した。ポリエチレンは結晶性であり、その基本構造は分子鎖が折りたたんで形成した板状晶からなる。このフィルムを発煙硝酸処理することにより、分子鎖の折り畳み部分を選択的に酸化切断すると同時に反応性末端基である-COOH基を導入した。続いてフィルム表面に導入された-COOH基を利用して、光電変換色素を固定した。
・ポリエチレンフィルム上に固定した光電変換色素の機能性評価
視細胞が未発達の時期のニワトリ胚眼球の網膜を使い、ポリエチレンフィルム上に固定された光電変換色素が実際に光を電位に変換し、網膜を刺激できるかどうかを評価した。検討の結果、魚素固定膜は光に応答して視細胞が未発達段階の網膜細胞を刺激し、人工網膜として機能することが確認された。
・ポリエチレンフィルムの構造と生体適合性
成形条件の異なるポリエチレンフィルムを用いて色素固定膜を作製し、そのフィルム上でニワトリの網膜細胞を培養することで生体適合性を検討した。その結果、球晶構造を有するフィルム上で細胞が増殖しやすく、生体適合性が高い傾向があることがわかった。