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オンチップ・ナノ・エレクトロポレーションによる細胞応答計測と機能制御

Research Project

Project/Area Number 18048008
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

鷲津 正夫  The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 教授 (10201162)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小寺 秀俊  京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20252471)
Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥12,200,000 (Direct Cost: ¥12,200,000)
Fiscal Year 2007: ¥6,600,000 (Direct Cost: ¥6,600,000)
Fiscal Year 2006: ¥5,600,000 (Direct Cost: ¥5,600,000)
Keywordsエレクトロポレーション / 電界集中 / 細胞 / 物質導入 / 細胞応答 / 微細加工 / μ-TAS / マイクロオリフィス
Research Abstract

本課題の研究対象である電界集中を用いたエレクトロポレーションとは,細胞径の数分の1程度の大きさの微細オリフィスを持つ絶縁性薄膜の作る電界集中を用い,オリフィス上に吸引固定された細胞にパルス電界を加えることによりオリフィスに接した細胞膜のみに可逆的膜破壊を起こし,細胞内に物質導入を行う手段のことである。
本年度の研究においては,波高値1-2V程度の高周波変調パルスを用い,主に哺乳類細胞を対象として実験を行い,次の結果を得た。
1.パルス印加後の細胞の経時観察を数日間にわたって行い,本法によるエレクトロポレーションが生存性・活性に影響を与えず,エレクトロポレーションを行った細胞は通常の細胞同様に増殖することを示した。
2.低分子量物質導入は印加電圧の極性によらないが,プラスミドの導入においては,電気泳動の効果があらわれ,適切な極性を選択すると,チップ上に固定された細胞の20%程度に遺伝子を発現させることができることを示した。
3.オリフィスおよび微小流体回路を一括で作製するための,斜め露光という新手法を開発し,1細胞レベルで細胞の特定位置から物質導入を行う手法を開発した。
また,本研究を通じて開発した電圧印加時の膜電位の数値解析法を用い,2つ以上の細胞がある場合の膜電位分布を解析したところ,従来の細胞懸濁液に単に一様電界を印加する電気細胞融合では本質的に高い収率になり得ないこと,および上記エレクトロポレーション同様に微細オリフィスの作る電界集中を用いれば,高収率で必ず1:1の融合が行えることを理論的に示した。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2008 2007 2006 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Cell Membrane Voltage During Electrical Cell Fusion Calculated by Re-expansion Method2007

    • Author(s)
      Masao Washizu and Boonchai Techaumnat
    • Journal Title

      J. Electrostatics 65

      Pages: 555-561

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Analysis of the effects of an orifice plate on the membrane potential in electroporation and electrofusion of cells2007

    • Author(s)
      Boonchai Techaumnatl, Masao Washizu
    • Journal Title

      J. Phys. D : Appl. Phys 40

      Pages: 1831-1837

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Electroporation throught a micro-fabricated orifice and its application to the measurement of cell response to external stimuli2006

    • Author(s)
      Osamu Kurosawa, Hidehiro Oana, Satoshi Matsuoka, Akinori Noma, Hidetoshi Kotera, Masao Washizu
    • Journal Title

      Meas. Sci. Technol 17

      Pages: 3127-3133

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Extending chromosomal DNA in microstructures using electroosmotic flow2006

    • Author(s)
      Kyohei Terao, Hiroyuki Kabata, Masao Washizu
    • Journal Title

      J. Phys. C : Condens. Matter 18

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] On-chip electroporation using field constriction at a micro-orifice2006

    • Author(s)
      Osamu Kurosawa, Hidehiro Oana, Satoshi Matsuoka, Akinori Noma, Hidetoshi Kotera, Masao Washizu
    • Journal Title

      Proc. nanobio-tokyo

      Pages: 81-84

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] High-yield electroporation using RF modulated field constriction2006

    • Author(s)
      Osamu Kurosawa, Hidehiro Oana, Hidetoshi Kotera, Masao Washizu
    • Journal Title

      Proc. μ-TAS 2006

      Pages: 458-460

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Cell Membrane Voltage During Electrical Cell Fusion Calculated by Re-expansion Method

    • Author(s)
      Masao Washizu, Boonchai Techaumnat
    • Journal Title

      J. Electrostatics (accepted)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] High-yield electrofusion of cells using electric-field constriction2007

    • Author(s)
      Boonchai Techaumnat, Osamu Kurosawa, Gel Murat, Macao Washizu
    • Organizer
      International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (IEEE MHS)
    • Place of Presentation
      Nagoya
    • Year and Date
      2007-11-12
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Very high yield electro cell-fusion based on field constriction at an microorifice2007

    • Author(s)
      Kinya Tsuda, Murat Gel, Hidehiro Oana, Boonchai Techaumnat, Hidetoshi Kotera, Masco Washizu
    • Organizer
      Intl. Conf. on Miniaturized Systems in Chemistry and Life Sciences (μ-TAS 2007)
    • Place of Presentation
      Paris
    • Year and Date
      2007-10-08
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Fabrication and operation of a micro orifice array chip with high electroporation efficiency2007

    • Author(s)
      Murat Gel, Osamu Kurosawa, Hidehiro Oana and Masao Washizu
    • Organizer
      Intl. Conf. on Miniaturized Systems in Chemistry and Life Sciences (μ-TAS 2007)
    • Place of Presentation
      Paris
    • Year and Date
      2007-10-08
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.washizu.t.u-tokyo.ac.jp/

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 電気細胞融合装置2008

    • Inventor(s)
      黒澤修・鷲津正夫・木村祐史・小寺秀俊
    • Industrial Property Rights Holder
      (株)アドバンス
    • Industrial Property Number
      2008-020873
    • Filing Date
      2008-01-31
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

URL: 

Published: 2006-04-01   Modified: 2018-03-28  

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