2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a fabrication method for cellular membrane-integrated nanofluidic device utilizing nanochannel parallel two-phase flows
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19K21930
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
嘉副 裕 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (20600919)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | ナノチャネル / 細胞膜 / バイオミメティクス / 流体工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
100 nm空間を利用するナノ流体工学が進展し化学分離・分析法の超高性能化が実現しつつある。一方、同スケールの細胞・小胞は既存の化学の方法ではできない多種多様な機能を有しており、その中の細胞膜と膜タンパクは様々な分子種の超高選択的輸送や濃度勾配を逆行する能動輸送など特異的な役割を担う。そこで、細胞膜と膜タンパクをナノ流路に組込み新しいナノ流体機能デバイスを創成することを将来的な目標とし、本研究では独自のナノ空間混相流体制御技術を活用したナノスケール脂質二重膜組込技術を開発する。そのために、研究項目A）ナノ流路の設計・作製と平行二相流形成の確認、研究項目B）脂質二重膜組込の検
証に取り組む。
2021年度は、前年度までの課題を踏まえて、研究項目A、Bに取り組んだ。脂質二重膜形成に必要な水水二相流→油水平行二相流→水水二相流の切替操作をナノ流路で実現するために、これまでナノ流路の形状最適化による多相流体制御を試みてきたが、流路形状だけでは制御が難しいことが判った。そこで、独自の方法にもとづきナノ流路の壁面を疎水、親水にパターニングし、流路形状に加えてナノ空間で支配的な界面張力も活用した流体制御を考案した。これにより、脂質二重膜形成に必要な流体操作を実現し、蛍光標識脂質分子をモデル試料としてナノ流路における脂質二重膜形成を初めて原理検証した。安定した脂質二重膜形成のためには更なる検討が必要であるものの、当初研究計画を達成できた。
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