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エクソソーム網羅的構造解析マイクロ・ナノデバイスによるガン転移機構解明

Research Project

Project/Area Number 22KJ2615
Project/Area Number (Other) 22J14065 (2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022)
Section国内
Review Section Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
Research InstitutionOsaka Metropolitan University

Principal Investigator

藤原 聡子  大阪公立大学, 大学院工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsエクソソーム / マイクロ・ナノデバイス / 粒子径分級 / 膜・内包物解析 / 捕集 / 電気二重層 / 表面増強ラマン散乱 / 誘電泳動
Outline of Research at the Start

本研究は、超早期疾病診断の新たなバイオマーカーとなり得るエクソソームの網羅的構造解析デバイスの開発とガン転移機構解明への展開を目的とする。まず、ナノ空間内電気二重層厚さ制御と流体制御を融合したデバイスを開発し、エクソソームを「粒子径分級」する。次に、プラズモニック結晶デバイスを作製し、表面増強ラマン散乱を利用したエクソソームの「膜・内包物解析」を行う。最後に、この2つを集積したデバイスを開発し、ハイスループットなエクソソーム網羅的構造解析を行う。

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、昨年度に引き続き、次の3項目を実施した。
1)ナノ空間内電気二重層厚さ制御に基づく高効率なエクソソーム粒子径分級デバイスの開発 新デバイスを用いたエクソソーム粒子径分級、分級後エクソソーム回収率を評価した。まず、前者を検討した結果、60-300 nmの粒子径範囲をもつエクソソーム群から、60-120 nmの粒子径範囲をもつエクソソーム群の選択的回収に成功した。次に、後者を評価した結果、単位時間当たりの回収率は旧デバイスに比べて約10倍向上した。この結果は、主にナノ流路本数の拡充に起因すると考察している。今年度は、シースフローに係る検討には着手できなかったが、今後、設計や実験条件を含めた更なる検討で、分級効率や回収率の向上が強く見込まれる。
2)金ナノコーンアレイ(Au NCA)によるエクソソームの表面増強ラマン散乱光検出 誘電泳動(DEP)との融合展開のため、倒立顕微鏡を用いた自作の633 nm励起のレーザー光学系構築を行った。結果、Au NCA上有機分子の定性的ラマン信号取得は実現できたが、定量性評価は困難であった。今後、ケージシステムによって、十分に光学系の改善は可能だと考えている。一方、いずれの励起波長においても、Au NCAのラマン増強度では、エクソソームラマン信号を十分に得られないと考えられるため、DEPとの融合による増強度向上は必須だと結論付けた。
3)DEPを用いたプラズモニック結晶(PC)上へのエクソソーム関連生体分子捕集 Au NCA-DEPデバイスを作製し、DEP挙動評価を行った。結果、金ナノホールアレイ(Au NHA)と同様、迅速なAu NCA上へのナノ粒子捕集が確認された。今後は、ラマン分光と組み合わせることで、エクソソームラマン信号の高感度検出が実現できると考えられる。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Dielectrophoretic trapping of nanosized biomolecules on plasmonic nanohole arrays for biosensor applications: simple fabrication and visible-region detection2023

    • Author(s)
      Fujiwara Satoko、Hata Misaki、Onohara Ikumi、Kawasaki Daiki、Sueyoshi Kenji、Hisamoto Hideaki、Suzuki Masato、Yasukawa Tomoyuki、Endo Tatsuro
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 13 Issue: 31 Pages: 21118-21126

    • DOI

      10.1039/d3ra03245k

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Gold Nanocone Array with Extensive Electromagnetic Fields for Highly Reproducible Surface-Enhanced Raman Scattering Measurements2022

    • Author(s)
      Fujiwara Satoko、Kawasaki Daiki、Sueyoshi Kenji、Hisamoto Hideaki、Endo Tatsuro
    • Journal Title

      Micromachines

      Volume: 13 Issue: 8 Pages: 1182-1182

    • DOI

      10.3390/mi13081182

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Detection of biomolecules in visible region with gold nanohole arrays via dielectrophoresis for biosensor application2023

    • Author(s)
      Satoko Fujiwara, Daiki Kawasaki, Kenji Sueyoshi, Hideaki Hisamoto, Masato Suzuki, Tomoyuki Yasukawa, Tatsuro Endo
    • Organizer
      RSC Tokyo International Conference 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マイクロ・ナノ流路内電気二重層厚さ制御に基づくエクソソーム分級法の開発2023

    • Author(s)
      阿部友哉、藤原聡子、森川響二朗、遠藤達郎、久本秀明、末吉健志
    • Organizer
      日本分析化学会近畿支部創設70周年記念式典
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 広範囲増強電場を有するプラズモニックナノコーンアレイの作製とSERSセンサへの展開2022

    • Author(s)
      藤原聡子,川﨑大輝,末吉健志,久本秀明,遠藤達郎
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第45回研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロ・ナノ流路内電気二重層厚さ調節に基づくナノ粒子分級用デバイスの開発2022

    • Author(s)
      阿部友哉,藤原聡子,森川響二朗,遠藤達郎,久本秀明,末吉健志
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第45回研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2022-04-28   Modified: 2024-12-25  

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