2012 Fiscal Year Annual Research Report
Cell Measurement and Monitoring of Self-directed Induction Using Ultrahigh-speed Manipulation
| Project Area | Hyper Bio Assembler for 3D Celluler Innovation |
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| Project/Area Number |
23106002
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
新井 史人 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90221051)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川原 知洋 九州工業大学, 若手研究者フロンティア研究アカデミー, 准教授 (20575162)
丸山 央峰 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60377843)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | マイクロ・ナノデバイス / 先端機能デバイス / 細胞計測 / 生物・生体工学 / ナノバイオ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超高速操作技術を利用して細胞特性をデータベース化し，細胞システムの活動を追跡し，自律誘導するための最適な環境場とダイナミック刺激との関連を明らかにする．オンチップで超高速にマイクロ・ナノロボットを操作し，細胞の分離，個別培養，局所環境制御，計測を行い，リアルタイム解析を実現する．本年度は細胞のマルチパラメータ計測のためのシステム構築を行い，細胞計測の基礎実験を行った．また，細胞と環境の相互作用を解析するための実験系を構築した．
Ａ．細胞のマルチパラメータ計測と評価：（1）フロー式細胞マルチパラメータ計測を行った．（1‐1）オンチップロボティクスの三次元微細加工技術の各種条件出しを行った．（1‐2）可動部を有するマイクロ流体チップを製作し，可動部を動かして細胞を変形させることで細胞の弾性と粘性を計測した．プローブはシリコンのDRIE精密加工により作製し，磁力により駆動した．さらに，ガラス基板を用いたパッケージングに関して検討し，剛性を改善した．配線を工夫し顕微鏡に設置しやくなった．また，A01の金子らと共同で，より高速計測可能なマイクロ流体チップを製作した．（1‐3）細胞の電気的パラメータの高速計測として，フロー方式で連続的に電気特性を計測するデバイスを加工し，信号検出に成功した．（2）フロー式細胞マルチパラメータ計測のための校正用マイクロビーズを作成して変形実験を行った．（3）細胞の時間的変化と力学的特性評価の基礎実験を行った．
Ｂ．細胞と環境の相互作用の解析： 細胞アッセイと自律誘導制御のためのマイクロ流体チップを設計した．（1）特定細胞の高速分離のためのマイクロ流体チップを設計，製作し，細胞の分離に成功した．（2）A03の鈴木らと共同で，マイクロ流体チップ内にリン酸オクタカルシウムをパターニングし，細胞を個別にケージに導入できるシステムの設計，試作と評価を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の特色はオンチップで超高速にマイクロ・ナノロボット操作し，細胞のマルチパラメータ計測を行うことにある．今年度は細胞を変形させるための可動プローブ部と力センサを有するマイクロ流体チップを作製した．微細加工条件の細かい調整を行ったことにより，駆動特性が安定化できたため，実験データが安定して取得できるようになった．これにより，細胞とプローブの力学的相互作用を画像解析することで，マイクロ流路内を流れる細胞の弾性と粘性を連続的に計測することに世界で初めて成功した．このような研究はこれまでに例がなく，この成果は大きく評価できる．また，細胞と環境の相互作用の解析に関しては，骨の分化の過程をオンチップでモニタリングするためのマイクロ流体チップを設計，試作，評価し，計画通りに進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
特に大きな問題点はないが，引き続き以下に沿って進める．
Ａ．細胞のマルチパラメータ計測と評価：（1）細胞マルチパラメータ計測を継続して進める．（1‐1）オンチップロボティクスの微細加工技術基盤として，三次元微細加工技術を改良する．（1‐2）細胞の弾性と粘性を計測する実験を継続して進める．特に，可動部が長時間安定して動くように改良し，機械的な安定性を高める．プローブは磁力または静電力により駆動する．さらに，ガラス基板を用いたパッケージングに関して検討し，計測の安定性を高める．また，A01の金子らと共同で，引き続き，より高速計測可能なマイクロ流体チップを製作し，可動部を有するマイクロ流体チップ内での，統計データを解析する．（1‐3）細胞の電気的パラメータの高速計測として，デバイスを作成し，フロー方式で連続的に電気特性を計測する．（2）フロー式細胞マルチパラメータ計測のための校正用マイクロビーズの力学的パラメータの改良と加工を行う．（3）培養細胞の特性評価と分離として，計測した細胞を培養して各細胞特性を評価する．（4）データベースの構築を進める．（5）特定細胞の高速分離：オンチップロボティクスを適用した特定細胞の高速分離のためのマイクロ流体チップを製作し，特定細胞の高速分離を行う．
Ｂ．細胞と環境の相互作用の解析：細胞アッセイと自律誘導制御のためのマイクロ流体チップを改良する．細胞と環境の相互作用を解析する．（1）オンチップロボティクスを適用した特定細胞の高速分離のためのマイクロ流体チップを設計，製作し，細胞の高速分離のための改良とそれを用いた実験を行う．（2）細胞の培養環境制御として，マイクロ流体チップ内にリン酸オクタカルシウムをパターニングし，細胞を個別にケージに導入して，pH等の局所計測技術を用いて，石灰化が細胞に及ぼす影響を調査するシステムの改良と評価を行う．
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Research Products
(39 results)
