Photo-electroporation: versatile and massively parallel intracellular delivery using TiO2 nanotubes
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19F19365
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
永井 萌土 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00580557)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
LOGANATHAN MOHAN 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2019-11-08 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2021: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | 光電気穿孔法 / ナノ秒パルスレーザ / オプトポレーション / ナノチューブ / 電気穿孔法 / 酸化チタン |
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| Outline of Research at the Start |
本申請では、酸化チタンナノチューブを用いた細胞の光電気穿孔法（光穿孔と電気穿孔を統合）を新しく開発する。外国人研究者（LOGANATHAN）と受け入れ研究者（永井）が協力し、幅広い細胞種に対して適用可能で、細胞生存率と導入効率が高い状態を保った手法を確立する。電気穿孔と光穿孔の順番、同時穿孔といった条件を割り振りながら、細胞種を変え、細胞生存率と導入効率の両方を高める領域を探索する。穿孔時に発生する電場と光の集中現象も調査し、原理を確立しながら、再生医療，細胞治療の中心的な技術に発展させる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
酸化チタンナノチューブは，ナノ秒パルスレーザーによる光穿孔と直流電源による電気穿孔を用いた細胞内送達のための汎用プラットフォームとなる可能性がある。酸化チタンナノチューブを使うことで，レーザーを用いたフォトポレーションやエレクトロポレーション技術による細胞内デリバリーを容易にし，より汎用的な細胞内デリバリー技術の構築につながる。
豊橋技術科学大学にて，陽極酸化処理によってチタン基板上に酸化チタンナノチューブを形成した。これをX線光電子分光法（XPS）により，コアレベルと価電子帯のスペクトルを評価した。すると陽極酸化されたナノチューブには，酸素欠陥が存在することがわかった。
上述のナノチューブを用いて，ナノ秒パルスレーザーの照射によりフォトポレーション実験を実施した。最初に酸化チタンナノチューブ（2時間，15Vで形成）上にHeLa細胞を培養した。パルス光を照射して，カーゴであるPropidium Iodide (PI)色素とデキストランFITCを送り込むことに成功した。酸素欠陥を持つナノチューブは，準金属や金属の特性を持つ可能性があり，ナノ秒パルスレーザー照射後の様々なメカニズムによる細胞内デリバリーを促進する。
エレクトロポレーション実験の結果，直流電圧（7V）を印加することで，酸化チタンナノチューブ上のHeLa細胞にカーゴ（PI色素）を送り込むことに成功した。
これらの結果は，酸化チタンナノチューブが，ナノ秒パルスレーザー（光照射）と直流電源（電気穿孔）を用いた細胞内送達のための汎用プラットフォームとなり得ることを示唆している。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(14 results)
