１細胞内環境の特徴を有するナノチャネルを用いた細胞死に関わる生体分子の１分子計測

• Project Area: Molecular Science for Nanomedicine
• Project/Area Number: 26107714
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 許 岩 大阪府立大学, 21世紀科学研究機構, 講師 (90593898)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2015: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2014: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: ナノチャネル / 細胞死 / １分子計測

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、細胞死を１分子精度１細胞レベルで定量的に理解するために、１細胞分析に最適かつ１細胞内環境の特徴を有するナノチャネルを用いて、細胞死に関わる最も重要なタンパク質の１つであるシトクロムc（cytochrome c）の１分子計測法を開発する。
外部で未発表のため詳細はここでは割愛するが、本年度は、昨年度に確立した技術で作製した１分子計測ナノ流体チップを用いて、提案の手法に基づいて、検出濃度の検討に取り組み、シトクロムcの1分子検出に成功し、本研究の目的をほぼ達成した。さらに、長時間・高コストをかけて作製した１分子計測チップを繰り返し使用するため、昨年度末に検討を始まった１分子計測チップの再生方法に関して、今年度は6段階熱化学的分解による再生工程を最適化して確立した。一度使われた１分子計測チップが再利用できるようになり、１分子計測チップのみならず、ナノ流体デバイスに関する研究の効率面及び経済面を促進した。この結果は、化学マイクロ・ナノシステム分野で最高峰の学術誌であるLab on a Chipに発表され、さらに裏表紙（Issue 15、2015）を飾った。また、超微量の１細胞内容物（ピコリットルレベル、pL = 10－12 L）をハンドリングするために、フェムトリットル（fL = 10－15 L）レベルの流体を自在に制御する技術を確立した。この研究成果は、シトクロムcの１分子計測チップを用いた１細胞内容物の網羅的な分析に利用できるだけではなく、化学、バイオなどのプロセスに画期的な革新をもたらすと予想される。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Soft Matter-Regulated Active Nanovalves Locally Self-Assembled in Femtoliter Nanofluidic Channels (2016)
  • Author(s): Yan Xu, Misato Shinomiya, Atsushi Harada
  • Journal Title: Advanced Materials Volume: 28 Issue: 11 Pages: 2209-2216
  • DOI: 10.1002/adma.201505132
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Spontaneous packaging and hypothermic storage of mammalian cells with a cell-membrane-mimetic polymer hydrogel in a microchip (2015)
  • Author(s): Y.Xu, K.Mawatari, T.Konno, T.Kitamori, K.Ishihara
  • Journal Title: ACS Appl Mater Interfaces Volume: 7 Issue: 41 Pages: 23089-23097
  • DOI: 10.1021/acsami.5b06796
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Regeneration of Glass Nanofluidic Chips through a Multiple-Step Sequential Thermochemical Decomposition Process at High Temperatures (2015)
  • Author(s): Yan Xu, Qian Wu, Yuji Shimatani, Koji Yamaguchi
  • Journal Title: Lab on a Chip Volume: 15 Issue: 19 Pages: 3856-3861
  • DOI: 10.1039/c5lc00604j
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Flexible and In-Situ Fabrication of Nanochannels with High Aspect Ratios and Nanopillar Arrays in Fused Silica Substrates Utilizing Focused Ion Beam (2015)
  • Author(s): Yan Xu, Nobuhiro Matsumoto
  • Journal Title: RSC Advances Volume: 5 Issue: 62 Pages: 50638-50643
  • DOI: 10.1039/c5ra06306j
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Site-Specific Nanopatterning of Functional Metallic and Molecular Arbitrary Features in Nanofluidic Channels (2015)
  • Author(s): Yan Xu, Nobuhiro Matsumoto, Qian Wu, Yuji Shimatani, Hiroaki Kawata
  • Journal Title: Lab on a Chip Volume: 15 Issue: 9 Pages: 1989-1993
  • DOI: 10.1039/c5lc00190k
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] １細胞内環境の特徴を有するナノチャネルを用いた細胞死に関わる生体分子の１分子計測 (2016)
  • Author(s): 許岩
  • Organizer: 新学術領域研究「ナノメディシン分子科学」主催第10回全体会議
  • Place of Presentation: 熱海・KKRホテル, 静岡
  • Year and Date: 2016-03-01
• [Presentation] Nanobio interfaces innovation enabling nanofluidics for nanomedicine (2016)
  • Author(s): Yan Xu
  • Organizer: The 7th Taiwan-Japan Symposium on Nanomedicine
  • Place of Presentation: 京都大学 国際ｲﾉﾍﾞｰｼｮﾝ棟 ｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑﾎｰﾑ, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2016-01-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ガラスナノ流体チップの再生 (2015)
  • Author(s): 呉倩、島谷雄士、山口晃司、許岩
  • Organizer: 化学とマイクロ・ナノシステム学会第32回研究会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場、福岡
  • Year and Date: 2015-11-26
• [Presentation] Nanofluidic Single Molecule Detection Towards Single Cell Omics (2015)
  • Author(s): Yan Xu
  • Organizer: 3rd International Symposium on Nanomedicine Molecular Science
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館小柴ホール, Tokyo, Japan
  • Year and Date: 2015-11-25
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Measurement of Single Cell Apoptosis at the Single-Molecular Level by Nanofluidics (2015)
  • Author(s): Yan Xu
  • Organizer: 3rd International Symposium on Nanomedicine Molecular Science
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス 理学部1号館小柴ホール, Tokyo, Japan
  • Year and Date: 2015-11-25
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Single-molecular detection of apoptosis related proteins using a nanofluidic array chip (2015)
  • Author(s): Qian Wu, Yan Xu
  • Organizer: RSC Tokyo International Conference 2015
  • Place of Presentation: 幕張メッセ, Chiba, Japan
  • Year and Date: 2015-09-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Site-specific working inside nanofluidic channels: General methodology, critical techniques, and nanobio applications (2015)
  • Author(s): Yan Xu
  • Organizer: The 5th International Conference on Optofluidics 2015
  • Place of Presentation: Howard Civil Service International House Taipei, Taipei, Taiwan
  • Year and Date: 2015-07-26
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] １細胞内環境の特徴を有するナノチャネルを用いた細胞死に関わる生体分子の１分子計測 (2015)
  • Author(s): 許岩
  • Organizer: 新学術領域研究「ナノメディシン分子科学」主催第9回全体会議
  • Place of Presentation: 東京大学小柴記念ホール, 東京, Japan
  • Year and Date: 2015-07-01
• [Presentation] Fabrication of a Self-assembled Molecular Nanoarray in Arrayed Nanochannels and its Application to Single Cell Analysis at the Single Molecular Level (2015)
  • Author(s): Qian Wu, Nobuhiro Matsumoto, Hiroaki Kawata, Yan Xu
  • Organizer: 7th International Symposium on Microchemistry and Microsystems (ISMM2015)
  • Place of Presentation: 京都大学桂キャンパス, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2015-06-08
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] マイクロ・ナノ化学チップ技術の最前線 (2015)
  • Author(s): 許 岩
  • Organizer: 第12回NanoSquareカフェ
  • Place of Presentation: 大阪府立大学 I-site なんば（大阪）
  • Year and Date: 2015-03-07
  • Invited
• [Presentation] Functionalization of Nanofluidic Channels and its Application to Nanomedicine (2015)
  • Author(s): Yan Xu
  • Organizer: The 6th Taiwan-Japan Symposium on Nanomedicine
  • Place of Presentation: Taipei（Taiwan）
  • Year and Date: 2015-01-08 – 2015-01-09
• [Presentation] Functionalization of Nanofluidic Channels and its Application to NanoBio Sciences (2015)
  • Author(s): Yan Xu
  • Organizer: Summit of Biomedical and Health Engineering (2015) of SIAT, CAS
  • Place of Presentation: Shenzhen（China）
  • Year and Date: 2015-01-05
  • Invited
• [Presentation] 細胞死の１細胞１分子計測：手法、デバイスの作製及び分子のナノアレイ化 (2014)
  • Author(s): 呉倩、許岩
  • Organizer: 化学とマイクロ・ナノシステム学会第30回研究会
  • Place of Presentation: 北海道大学フロンティア応用科学研究棟（北海道）
  • Year and Date: 2014-10-02 – 2014-10-03
• [Presentation] １細胞内環境の特徴を有するナノチャネルを用いた細胞死に関わる生体分子の１分子計測 (2014)
  • Author(s): 許 岩
  • Organizer: 新学術領域研究「ナノメディシン分子科学」第7回全体会議
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス 小柴ホール（東京）
  • Year and Date: 2014-07-02 – 2014-07-03
• [Presentation] マイクロ・ナノ界面の創製によるマイクロ・ナノ化学バイオシステムの研究 (2014)
  • Author(s): 許 岩
  • Organizer: 化学とマイクロ・ナノシステム学会第29回研究会
  • Place of Presentation: 日本女子大学目白キャンパス 桜楓2号館（東京）
  • Year and Date: 2014-05-22 – 2014-05-23
  • Invited
• [Remarks] 大阪府立大学許研究室HP
  • URL: http://www.chemeng.osakafu-u.ac.jp/group8/index.html
• [Remarks] 許研究室のHP
  • URL: http://www.nanosq.21c.osakafu-u.ac.jp/ttsl_lab/y_xu/index.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 流路構造体および流路構造体の製造方法 (2014)
  • Inventor(s): 許岩
  • Industrial Property Rights Holder: 許岩
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2014-101461
  • Filing Date: 2014-05-15