2019 Fiscal Year Annual Research Report
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19H02739
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
福山 真央 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (40754429)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | マイクロ水滴 / 細胞分離 / 逆ミセル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
再生医療の分野においては「細胞の品質管理」の観点より、高速・高選択性・ダメージレスな細胞分離・精製法の開発が望まれる。しかし、現在普及するFluorescence Activated Cell Sorting system (FACS)やMagnetic Cell Sorting System (MACS)では、この3つの要件を同時に満たすことはできなかった。本研究では、ナノ粒子の逆ミセルへの輸送現象を細胞分離の原理として用い、超高速・ダメージレス細胞精製法の開発を目指す。
本年度は、マイクロメートルサイズの油中水滴（マイクロ水滴）の中の蛍光ポリスチレンナノ粒子が、油中のSpan 80逆ミセルへと分配する挙動を解析した。その結果、以下の2点が明らかになった。1) ナノ粒子の表面官能基に関しては、カルボキシ基の粒子がマイクロ水滴に残りやすく、アミノ基・修飾なしの粒子が逆ミセルへと分配しやすい。2) ナノ粒子のサイズに関しては、25 nm、 50 nmの比較的小さな粒子がマイクロ水滴に残りやすく、100 nm 、250 nmの比較的大きな粒子な逆ミセルへと分配しやすい。
過去の研究より、500 nm以上のサイズの粒子はマイクロ水滴内に定量的に残ることがわかっている。そのため、本年度の知見と組み合わせれば、ポリスチレンコーティングされた磁性ナノ粒子の凝集挙動を利用したイムノアッセイを組み、逆ミセルへの分配を利用することで、抗原の有無にマイクロ水滴内の磁性粒子数が応答する仕組みができると期待できる。
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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
本年度は、ナノ粒子の分配挙動について観察した。この結果より、本研究の目標であるマイクロ水滴内細胞の磁気ソーティングの確立に向け、磁気粒子イムノアッセイのための粒子条件が明らかになった。そのため、本年度はおおむね順調に進展していると言える。また学術的には、直感とは逆で、大きなナノ粒子ほど逆ミセルへと分配しやすいという発見があった。逆ミセルへの粒子分配については、再現性・定量性の低さが問題となり、これまでにほとんど研究がなされていなかった。本研究で用いているマイクロ流体デバイスでは、マイクロ水滴周囲に安定な層流を形成し逆ミセルを定常的に供給することができるため、再現性の高い実験が可能である。そのため、今後、マイクロ流体デバイスを用いることで、ナノ粒子分配挙動のメカニズムが解明できると期待している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の知見に基づき、今後はマイクロ水滴内での粒子イムノアッセイの実証を行う。モデルとしてIgGを抗原として用い、マイクロ水滴内でナノ粒子イムノコンプレックスが形成可能か検討する。ナノ粒子の拡散速度は非常に小さいため、ナノ粒子イムノコンプレックス形成のためには、マイクロ水滴内部での溶液撹拌操作が必要になることも予想される。水滴内循環流誘起のために有機相の流速の検討等が必要になると考える。また、逆ミセルとマイクロ水滴を接触させている間のマイクロ水滴内の細胞の生存率を確認し、本操作の細胞毒性について基礎的な検討を行う。
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