| Project/Area Number |
19H02739
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Fukuyama Mao 東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (40754429)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白木 賢太郎 筑波大学, 数理物質系, 教授 (90334797)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
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| Keywords | 自然乳化 / 逆ミセル / マイクロ流体 / ナノ粒子 / イムノアッセイ / マイクロ水滴 / エマルション / ソーティング / 細胞分離 / 界面活性剤 / Droplet microfluidics / マイクロ分析 |
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| Outline of Research at the Start |
再生医療の分野においては「細胞の品質管理」の観点より、高速・高選択性・ダメージレスな細胞分離・精製法の開発が望まれる。しかし、現在普及するFluorescence Activated Cell Sorting system (FACS)やMagneticCell Sorting System (MACS)では、この3つの要件を同時に満たすことはできなかった。本研究では、ナノ粒子の逆ミセルへの輸送現象を細胞分離の原理として用い、超高速・ダメージレス細胞精製法の開発を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we established immunoassay methods in aqueous microdroplets using spontaneous emulsification. The first method is a sandwich immunoassay utilizing inorganic salt enrichment by spontaneous emulsification and accumulation at the interface of the nanoparticles. The second method, competitive immunoassay, was established using selective separation of small molecules by spontaneous emulsification. This technique enabled the semiquantitative detection of secretions from multiple cells in a single droplet.
In addition, through this study, we found the factors that cause spontaneous emulsification by Span 80: the smaller the Span 80 reverse micelle, the lower the chemical potential of water, and the difference in chemical potential drives spontaneous emulsification.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では、自然乳化を利用したマイクロ水滴内イムノアッセイを確立した。特に、粒子を用いた手法では自然乳化による定量的濃縮操作を利用することで、マイクロ流体デバイスを用いることなくBF分離を実現できる可能性がある。本手法により、今後、細胞分泌物のハイスループットな検出とそれに基づく細胞分離が可能になると期待する。
また、Span 80を用いた自然乳化メカニズムを明らかにした。自然乳化は外力不要乳化法であり、エマルションのみならずナノ粒子やドラッグキャリアなどの材料合成にも応用されている。本成果を通じ、自然乳化を起こしうる新たな界面活性剤のデザインが可能になり、産業応用の拡大につながると期待する。
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