2009 Fiscal Year Annual Research Report
生体マイクロ波原子間力顕微鏡の開発及び細胞活性の非侵襲計測
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20246028
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
巨 陽 Nagoya University, 大学院・工学研究科, 教授 (60312609)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村岡 幹夫 秋田大学, 工学資源学部, 准教授 (50190872)
細井 厚志 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (60424800)
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| Keywords | マイクロ波 / 原子間力顕微鏡 / AFMプローブ / 微細加工 / ナノ領域 / 電気的特性 / 細胞活性 / 非侵襲計測 |
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| Research Abstract |
本研究では、生体計測用マイクロ波原子間力顕微鏡(AFM)プローブを新規開発し、細胞内物質の導電率および誘電率を同時に計測することによって、細胞の活性を定量的に評価できる技術の確立を目的とする。本年度は以下の実績を得た。
(I)サブミクロンスケールのマイクロ波近接場計測
(I-1)生体マイクロ波AFMプローブの評価
原子間力顕微鏡を用いて、開発したマイクロ波AFMプローブの表面形状計測機能を調査し、プローブのバネ定数や共振周波数、検出分解能などについて評価を行った。さらに、ネットワークアナライザを用いて、開発したマイクロ波AFMプローブのマイクロ波導波特性を調査し、プローブのマイクロ波周波数に関する電気損失や位相変化について評価を行った。
(I-2)生体マイクロ波AFMプローブの最適化
マイクロ波原子間力顕微鏡を用いて、マイクロ波の伝送、検出に関する各種検証実験を実施した。実験結果と理論を比較し、細胞計測マイクロ波AFMプローブの形状、寸法などを改良し、マイクロ波AFMプローブの探針近傍の細胞における近接場マイクロ波の振幅および位相の変化の検出感度を向上させ、マイクロ波AFMプローブの最適化を実現した。
(I-3)マイクロ波近接場の計測
培養した骨髄幹細胞を用いて、細胞内1μm深さ範囲における近接場マイクロ波の計測を行った。75GHz～110GHz帯域のマイクロ波を掃引することにより、各周波数における近接場マイクロ波の振幅および位相の変化の高精度計測を実現した。
(II)骨髄幹細胞による腱/靭帯線維芽細胞の分化
シリコン皿の伸展による力学的な刺激により、骨髄幹細胞の分化による腱/靭帯線維芽細胞の生成を実現した。腱/靭帯の線維芽細胞の検出計測は逆転写遺伝子増幅法により実現した。さらに、伸展の振幅、周波数、作用時間などの刺激条件を制御することにより、骨髄幹細胞の分化による腱/靭帯線維芽細胞生成の最適化を行った。
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