マイクロマシン技術によるDNA注入用微細中空針アレイ

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450100
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 藤田 博之 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90134642)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安宅 学 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (80302628) ; 年吉 洋 東京大学, 生産技術研究所, 講師 (50282603) ; 民谷 栄一 北陸先端科学技術大学院大学, 教授 (60179893)
• Keywords: マイクロマシン / マイクロインジェクション / DNA注入 / 細胞 / バイオ技術 / 遺伝子工学

Research Abstract

本研究の目的は、マイクロマシン技術を用いて微細な中空の針のアレイを作り、それを用いて多数の細胞へ同時にDNA注入を行うシステムを得ることである。微細な注射針のような中空針を規則正しく並べたものを作り、同様の間隔で保持した細胞に突き刺し、針の穴を通してDNAなどの遺伝物質を注入することが最終目標である。
中空針アレイは直径1〜1.5μm、厚さ0.5〜1μm、高さ20〜50μmの微細な針を数十μm間隔で並べたものである。また細胞保持ホルダーは、針のアレイ間隔に合わせて基板に貫通穴を開けたもので、いづれもシリコンの微細加工技術を援用したマイクロマシニング技術で製作する。
今年度は、下記の成果を得た。
(1) 微小中空針アレイのプロセスを検討した。この結果、直径5マイクロメートルで深さ100マイクロメートル程度の細かい穴を加工することが可能であった。収束イオンビームプロセスの問題点を解決するため、高アスペクト比(ここでは穴の直径に対する深さの比)の加工が可能なICP/RIE装置(誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング装置:現有)を用いてシリコン基板にアレイ状の微細な穴を一括して加工するプロセスを適用し良好な結果を得た。さらに、裏面からのウェットエッチングに伴う問題を解決するため、同様にICP/RIEを用いたドライエッチング法の適用を検討し、酸化シリコンとのエッチング選択比が十分にあることを確認した。
(2) 微小中空針アレイによる注入デバイスを製作するため、上記の検討に基づいて、微小中空針アレイを製作した。更に、ガラス基板と接合して、DNAを含む液を針まで導くための流路を形成し、注入デバイスを製作した。マイクロマシニングのプロセスについては、現有のマイクロマシニング機器で行うことが可能であることを確認した。また、アルコール、水などを用いて実際に中空針から流体を流し出せることを確かめた。