2016 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of Responsive Characteristics of Photosynthetic Cells against Environmental Stimuli by On-chip Cell Measurement
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15H02226
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
新井 史人 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (90221051)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
魚住 信之 東北大学, 工学研究科, 教授 (40223515)
丸山 央峰 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (60377843)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | マイクロ・ナノデバイス / 超精密計測 / ナノバイオ / 機械力学・制御 / バイオ関連機器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ラン藻に外部刺激を与え，その場で力学的応答を計測するための高剛性マイクロ流体チップの改良を行った．力計測精度を向上するために，モアレ干渉縞を用いた計測アルゴリズムの計測誤差要因を調査し，力センサの設計を見直し，力計測精度を向上した．さらに，ラン藻を送り出して計測部に固定する搬送機能として，光ピンセットの制御システムを再設計し，操作実験および環境制御システムの改良を行った．また，マイクロチャンバでの細胞刺激・計測実験を行った．
(A)微細加工・システム構築：SOIウェハを基板として利用し，マイクロ流体チップの加工プロセスの条件だしを行った．また，高剛性力センサの計測精度を高めるため，構造解析を元にデザインを改良した．また，マイクロ流体チップへの送液システムを改良して，安定した流体制御を実現した．
(B)力学刺激・細胞計測：力センサの高剛性化を目指して，水晶振動子を用いた力センサの高感度化を検討した．また，マイクロ流体チップの流体制御を行い，ラン藻を流路内でローディングしながら光ピンセットを用いて計測位置に固定する搬送システムを構築した．また，モアレ干渉縞を生成するマイクロパターンの形状を改良し，力センサ計測分解能を高め，力計測精度が向上できることを実験的に確認した．また，細胞計測部の流体を置換する機構を導入し，刺激前後で粘弾性特性や形状を計測した．
(C) 環境刺激・細胞計測：蛍光試薬を計測用インジケータとしてpH，温度，カルシウムイオン濃度を計測可能な環境計測センサの作成を製作し，マイクロ流体チップに組み込んだ．ラン藻の応答を単一細胞レベルで計測できることを示した．
(D)細胞計測・評価・機能解析：様々なラン藻の遺伝子不活化株を用意した．また，作成したマイクロ流体チップを用いて，ラン藻を計測する実験環境を構築してラン藻の力学的特性を計測した．
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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
本研究の目的を達成するため，オンチップ細胞計測基盤を確立することができた．マイクロ流体チップの加工条件を改良して安定した計測が可能なチップを作成した．また，マイクロ流体チップとプローブ制御系および光ピンセットのシステムを統合し，実験システムを構築できたことは順調な進捗といえる．また，実際にラン藻に対して外部刺激（浸透圧刺激）を与えた後に，単一細胞レベルで力計測を行うことができた．これまで，力センサの計測分解能が十分ではなかったことが課題であったが，モアレ干渉縞のパターン生成における誤差要因を解析して，デザインおよび加工条件を見直し，力計測分解能を改良した．これにより，個々のラン藻の違いをより詳細に解析することが可能になると期待されている．以上のように，ラン藻の応答特性を評価するための基礎ができおり，順調に進展していると考える．
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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．
ラン藻に塩濃度やpH変化の外部刺激を与え，その場で力学的応答を計測するための高剛性マイクロ流体チップの改良を行う．特に，モアレ干渉縞の計測条件を改良して位置決め分解能の改良と計測範囲の拡大を目指す．また，ラン藻を送り出して，光ピンセットにより計測部に搬送する搬送システムを改良し，オンチップで外部刺激・応答計測を連続して実行できるシステムを構築する．このシステムを用いて，マイクロチャンバでの細胞刺激・計測実験を進める．
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Research Products
(4 results)
