Demonstration of a multiscale fluid separator that revolutionizes next-generation liquid biopsy

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02520
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: Yamada Masumi 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30546784)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 関 実 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (80206622)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: マイクロ流体デバイス / 多孔性基材 / 細胞分離 / リキッドバイオプシー

Outline of Final Research Achievements

We developed new microfluidic devices for efficient separation and selection of rare cells and microparticles in blood samples for liquid biopsy. We developed a fabrication method for porous silicone substrates using soluble microparticles as sacrificial materials, a process for integrating the porous substrate into a fluidic device, and investigated the optimal conditions for fabricating multiscale microfluidic devices. Separation experiments targeting blood cells were conducted, and it was confirmed that relatively high throughputs of about 1 mL/min was achieved, and that particle separation with submicron-sized threshold was realized. Furthermore, we were able to develop systems for selective capture of rare cells, visualization of intracellular molecules, and solution exchange of cell suspensions.

Free Research Field

生物化学工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

マイクロ流体デバイスを用い，細胞や微粒子を物理・化学的な性質に基づいて分離するための手法がこれまでに多数報告されてきた。しかしながら，特に疾患の診断を目的として特定の細胞や微粒子を生体サンプルから分離する上で，処理量，分離精度，装置の作製コスト，などの点で課題があった。本研究ではこれらの課題を解決するため，これまでに報告されていない「多孔性基材を簡便に組み込んだマイクロ流体デバイス」を作製し，特定の細胞や血液成分の分離に適用した。処理量の向上，小さい分離対象の正確な分離，などを実現することができたため，将来的には疾患の診断などにおいて有用な装置として広く利用可能であると期待される。