マイクロ・セルプロセッシングのための熱流体高機能プロセス発現機構の創成

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15106004
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 笠木 伸英 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (80107531)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 雄二 東京大学, 大学院工学系研究科, 助教授 (80222066) ; 鹿園 直毅 東京大学, 大学院工学系研究科, 助教授 (30345087) ; 牛田 多加志 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (50323522) ; 古川 克子 東京大学, 大学院工学系研究科, 助教授 (90343144)
• Keywords: バイオ関連機器 / 再生医学 / 熱工学 / 流体力学 / マイクロマシン

Research Abstract

本研究では,マイクロ・セルプロセッシングに適用するための熱流体新機能プロセスの発現という目標に向けて,再生医工学における幹細胞等の細胞ソースを検知・選別・分取するためのセルソーティングシステムの開発・評価を進めている.
まず,末梢血より特定の抗原をもつ細胞群を分離することを想定し,抗体を混合した感温性ゲルを塗布した細胞捕捉基板と,循環旋回流を生成するコーンプレートとから成るシステムを構築した.コーンの回転速度を制御することにより,細胞にダメージを与えることなく目的細胞のみを分離・回収することに成功し,抗体基板の再利用が可能であることを示した.
また,末梢血を遠心分離した白血球分画など,比較的少量の細胞を含む試料より幹細胞を分離するため,免疫磁気細胞分離法を単一チップ上で実現するマイクロ磁気分離システムの開発に係わる要素技術の確立を進めた.抗体を塗布した磁性粒子により細胞を標識するラミネーション・マイクロ混合器内における標識性能を定量的に評価し,オンチップ電磁石を用いたマイクロ磁気分離器のMEMS技術による製作法を確立した.上記の成果を踏まえ,両流路要素を統合したシステム設計への指針が得られた.
さらに,標識粒子を必要としないセルソーティングシステムとして,抗体固定マイクロ流路壁面上で作用する特異的接着力を利用する手法を提案し,プロトタイプを試作した.本デバイス内に二種類の細胞を含むプラグ状細胞群を導入し,それぞれの細胞種ことのプラグに分離可能であることを実証した.また,抗体固定に用いた機能化ポリパラキシリレン表面への抗体固定量を,水晶振動子微量天秤を用いて定量的に評価し,本材料表面に血管内皮細胞膜上と同程度の高い密度での抗体固定が可能であることを示した.

Research Products

• [Journal Article] Numerical Simulation of Gas-Liquid Two-Phase Flow and Convective Heat Transfer in a Micro Tube (2007)
  • Author(s): Fukagata, K, Kasagi, N., Ua-arayapom, P., Himeno, T.
  • Journal Title: International Journal of Heat and Fluid Flow 28・l Pages: 72-82
• [Journal Article] Regeneration of the Esophagus Using Gastric Acellular Matrix : an Experimental Study in a Rat Model (2007)
  • Author(s): Urita, Y., Komuro, H., Chen, T., Shinya, M., Kaneko, S., Kaneko, M., Ushida, T.
  • Journal Title: Pediatric Surgery International 23・1 Pages: 21-26
• [Journal Article] Development of High-Speed Micro Scanning PIV Using a Rotating Disk (2006)
  • Author(s): Angele, K.P., Suzuki, Y., Miwa, J., Kasagi, N.
  • Journal Title: Measurement Science and Technology 17・7 Pages: 1639-1646
• [Journal Article] The state of the Art of Nanobioscience in Japan (2006)
  • Author(s): Ueno, S., Ando, J., Fujita, H., Sugawara, T., Jimbo, Y., Itaka, K., Kataoka K., Ushida, T.
  • Journal Title: IEEE Transactions on Nanobioscience 5・1 Pages: 54-65
• [Journal Article] Continuous Visualization of Morphological Cahnges in Endothelial Cells in Response to Cyclic Stretch (2006)
  • Author(s): Iwayoshi, S., Furukawa, K., Ushida, T.
  • Journal Title: JSME International Journal : C 49・2 Pages: 545-555
• [Journal Article] Impact of Convective Flow on the Cellular Uptake and Transfection Activity of Lipoplex and Adenovirus (2006)
  • Author(s): Fujiwara, T., Akita, H., Furukawa, K., Ushida, T., Mizuguchi, H., Harashima, H.
  • Journal Title: Biological ＆ Pharmaceutical Bulletin 29・7 Pages: 1511-1515
• [Journal Article] Assessment of Fixed Charge Density in Regenerated Cartilage by Gd-DTPA-Enhanced MRI (2006)
  • Author(s): Miyata, S., Homma, K., Numano, T., Furukawa, K., Tateishi, T., Ushida, T.
  • Journal Title: Magnetic Resonance in Medical Science 5・2 Pages: 73-78
• [Book] 機械工学便覧,デザイン編 生体工学 ティッシュエンジニアリング (2007)
  • Author(s): 牛田多加志, 立石哲也, 古川克子
  • Total Pages: 185-191
  • Publisher: 丸善
• [Book] 再生医療のためのバイオエンジニアリング,メカニカルエンジニアリングと軟骨再生,血管再生 (2007)
  • Author(s): 牛田多加志, 古川克子
  • Total Pages: 43-53
  • Publisher: コロナ社
• [Patent(Industrial Property Rights)] アミノ基を有する被膜を表面に有する基体の製造方法 (2006)
  • Inventor(s): 鈴木雄二, 笠木伸英, 三輪潤一, 吉岡宏司郎, 柴山健一, 井上崇
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学総長
  • Industrial Property Number: 特願2006-151848号
  • Filing Date: 2006-05-31