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2007 Fiscal Year Annual Research Report

細胞情報センシングのための電気化学マイクロデバイスの構築

Research Project

Project/Area Number 19360369
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

鈴木 博章  University of Tsukuba, 大学院・数理物質科学研究科, 教授 (20282337)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 福田 淳二  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 講師 (80431675)
芳賀 信  東京理科大学, 薬学部, 教授 (70110666)
Keywords電気化学分析 / 微細加工技術 / フォトリソグラフィ / 細胞チップ / アンモニアセンサ / 肝臓
Research Abstract

近年、未分化な細胞から分化誘導した細胞を、臓器や組織の治療に用いる再生医療が注目されている。この技術を確立するには、非常に高価な成長因子を用いてその濃度・組み合わせ・添加のタイミングを検討し、分化誘導条件を確立する必要がある。そこで、電気化学的原理を利用した送液機構を集積化し、極微量の培養液中で極少数の細胞の培養から測定までの一連の作業をチップ上で行う機能計測システムを構築した。作製したチップは、送液・センシング用の電極群を形成したガラス基板、培養チャンバ・流路を形成したPDMS基板から構成される。ラットから調製した初代肝細胞を11cells/mlの密度でチップ上の培養チャンバに播種した。次に、培養チャンバ内に1mMとなるように塩化アンモニウムを添加し、エレクトロウェッティングを利用して逐次的にnlスケールの培地をサンプリングするとともに、センシング部にこれを輸送し、集積化アンモニアガス電極により、培地のアンモニア濃度を測定した。この操作を繰り返すことで、細胞のアンモニア代謝機能をモニタリングし、従来のmlスケールの培養および市販キットでの測定と比較して、1万分の1以下のスケールで同等の細胞機能評価が可能であることを示した。この技術では、従来の測定法と異なり、煩雑な前処理を必要とせず、電位操作のみで測定が迅速に行えるため、高い時間分解能で自動的な測定も可能となる。一方、細胞微小環境(ニッチ)を制御した細胞アレイ技術として、フォトリソグラフィ、キャピラリーフォースリソグラフィ、マイクロコンタクトプリンティングを用いて、コラーゲン、フィブロネクチン、ヒアルロン酸などの細胞外マトリックスを静電的性質によりマイクロパターンし、かつ、それぞれの細胞外マトリックス上に肝細胞や繊維芽細胞、胚性幹細胞を選択的にマイクロアレイするニッチ制御技術を確立した。

  • Research Products

    (15 results)

All 2008 2007 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (7 results) Book (1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Automatic electrochemical micro-pH-stat for biomicrosystems2008

    • Author(s)
      K. Morimoto, et. al.
    • Journal Title

      Analytical Chemistry 80

      Pages: 905-914

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrowetting-based valve for the control of the capillary flow2008

    • Author(s)
      W. Satoh, et. al.
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics 103

      Pages: 034903

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrochemical techniques for microfluidic applications

    • Author(s)
      F. Sassa, et. al.
    • Journal Title

      Electrophoresis (in press)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Prototype micropump for insulin administration based on electrochemical bubble formation

    • Author(s)
      A. Kabata, et. al.
    • Journal Title

      Journal of Pharmaceutical Science (in press)

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 電気化学的原理に基づく肝細胞のアンモニア代謝測定システムの構築2008

    • Author(s)
      佐藤航、福田淳二、鈴木博章
    • Organizer
      電気化学会第75回大会
    • Place of Presentation
      山梨大学
    • Year and Date
      2008-03-31
  • [Presentation] 電気化学センサを搭載した細胞チップデバイスの構築2008

    • Author(s)
      佐藤航、福田淳二、鈴木博章
    • Organizer
      化学工学会第73年会
    • Place of Presentation
      静岡大学
    • Year and Date
      2008-03-17
  • [Presentation] Micro analysis system for digestive enzymes based on integrated automatic pH-stats2007

    • Author(s)
      K. Morimoto, et. al.
    • Organizer
      IEEE Sensors 2007
    • Place of Presentation
      Atlanta, USA
    • Year and Date
      2007-10-29
  • [Presentation] Microfluidic device for on-chip manipulation of liquid plugs for biosensing applications2007

    • Author(s)
      K. Morimoto, et. al.
    • Organizer
      IEEE Sensors 2007
    • Place of Presentation
      Atlanta, USA
    • Year and Date
      2007-10-29
  • [Presentation] マイクロプロテアーゼ活性測定システム2007

    • Author(s)
      山口茂輝, 他
    • Organizer
      電気学会E部門第24回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀
    • Year and Date
      2007-10-17
  • [Presentation] マイクロ溶液プラグによる逐次反応型マイクロバイオセンシングシステム2007

    • Author(s)
      高島篤司, 他
    • Organizer
      第44回化学センサ研究発表会
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2007-09-20
  • [Presentation] 毛細管現象を利用した送液機構と微小化学分析チップへの応用2007

    • Author(s)
      横幕浩臣, 他
    • Organizer
      平成19年度電気学会センサ・マイクロマシン部門総合研究会
    • Place of Presentation
      筑波大学
    • Year and Date
      2007-07-02
  • [Book] 動物実験代替のためのバイオマテリアル開発(部分執筆:細胞外マトリックスを用いたマイクロパターン細胞共培養システム)2007

    • Author(s)
      福田淳二、鈴木博章
    • Total Pages
      250(部分執筆:6)
    • Publisher
      シーエムシー出版
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.trios.tsukuba.ac.jp/Profiles/0003/0002247/profile.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 培養方法及び培養装置2007

    • Inventor(s)
      福田淳二, 他
    • Industrial Property Rights Holder
      筑波大学
    • Industrial Property Number
      特願2007-145786
    • Filing Date
      2007-05-31
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 電気化学的センサ装置及びこれを用いた電気化学的測定方法2007

    • Inventor(s)
      福田淳二, 他
    • Industrial Property Rights Holder
      筑波大学、株式会社クラレ
    • Industrial Property Number
      特願2007-233358
    • Filing Date
      2007-09-07

URL: 

Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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