2015 Fiscal Year Research-status Report
圧電装荷マイクロ流路素子の開発とレーザ誘起衝撃波・電界パルス印加による遺伝子導入
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15K06038
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
會澤 康治 金沢工業大学, 工学部, 教授 (40222450)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小木 美恵子 金沢工業大学, 基礎教育部, 教授 (50410288)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | レーザ誘起創発的応力波 / ナノ秒パルスレーザ / レーザフルエンス / 圧力 / ヒト細胞 / 外来物質導入 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，培養底面に固定した浮遊細胞に衝撃波に伴う圧力変化を加えると導入効率が向上する実験結果に着目し，導入細胞の動きを空間的に制限した状態でレーザ誘起衝撃波・電界パルスを同時印加できる「光吸収層を持つ圧電体を装荷したマイクロ流路素子」を新たに開発し，それを用いたヒト細胞への遺伝子導入効果を実験的に検証する．
平成27年度は、マイクロ流路プレート上に光吸収層や圧電体との積層構造を形成し、そこにパルスレーザを照射して発生する衝撃波および電界パルスを測定するための実験系構築を行った。また構築した実験系の基本特性評価と細胞を使った外来物質導入試験を行った。
研究代表者は低出力(出力12[mJ])のパルスレーザ装置を購入し、光吸収層（黒色ゴム）にナノ秒パルスレーザを照射して創発的レーザ誘起応力波(Laser Induced Emergent Stress Wave : LIESW)の発生を確認した。またレーザフルエンスが1.5 [J/cm2]になるようにレーザ直径を調整することで，細胞培養容器（ガラスベースディッシュ）内や底面付近において外来物質導入に十分な30 [MPa]程度のLIESWが得られることを明らかにした．また研究分担者は、この実験条件においてヒト子宮頸がん由来細胞に蛍光標識したデキストラン(質量4 KDa) が導入できることを確認した．
以上の研究結果から、構築した実験装置は本研究テーマを実施する上で十分な性能を有することを確認した。
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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
平成27年度はレーザ光学系の構築を行い、実験系の基本性能の確認まで行った。さらにマイクロ流路プレート上に光吸収層や圧電体との積層構造形成と衝撃波および電界パルス測定を行い、現在も実験継続中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は、前年度に得られた研究成果をもとに、研究代表者は引き続き「圧電体を装荷したマイクロ流路素子」の改良と完成を目指す．昨年度までの実験結果から、衝撃波と電界信号を測定する上で高感度の増幅回路が新たに必要であることが分かった。今後は信号増幅回路の開発も並行して実施する。また研究分担者は，衝撃波照射による細胞毒性および導入遺伝子の大きさによる導入効率測定を行い，遺伝子導入の細胞種による最適素子構造や最適レーザ照射条件を決定する。昨年度末に、これまで使用していた細胞株の劣化が判明したが、現在は新たな細胞株を購入して培養準備を行っており、平成28年度の実験実施に支障はない。
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| Causes of Carryover |
平成27年度はパルスレーザシステムの構築を主な目的として研究を実施し、予備実験に必要な消耗品費は別予算で賄う予定でいた。しかし、レーザシステムの納品・稼働が予定よりも早く進捗したため、平成28年度以降に実施予定の実験準備（ターゲットやマイクロ流路プレートおよび細胞培養・評価などの消耗品購入）のため研究費の前倒しを行った。しかし、細胞に関する評価実験が予定よりも少ない予算で実施できたため、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は細胞準備や評価に必要な消耗品代に充てるが、成果発表や旅費に関する支出が予算額を上回る場合、この次年度使用額の一部を支払いに充てる予定である。
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