2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of cell separation technology using a quadrupole capillary dielectrophoretic device
Project/Area Number |
20K04276
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Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
Principal Investigator |
多田 茂 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 教授 (70251650)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松元 藤彦 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 教授 (10531767)
江口 正徳 呉工業高等専門学校, 電気情報工学分野, 准教授 (60613594)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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Keywords | 誘電泳動 / 交流電場 / 4重極電極 / 細胞分離 / ヒト細胞 |
Outline of Annual Research Achievements |
2021年度までは、ヒト乳腺上皮細胞の生・死細胞を用いて電場に対する細胞応答を確認する実験を行い、期待通りの細胞応答の結果が得られた。しかしながら、多量の細胞を用いた実験では成果は思わしくなく、また、感染拡大の影響により実験資材の調達に多大な支障が生じたため、研究の進捗が大幅に遅れた。 最終年度の2022年度においては、2021年度までの研究で残した課題や明らかになった問題点の解消に向けた実験を行った。まず、交流電圧について、数値シミュレーションによって得られた値では期待した誘電泳動効果が得られなかったため、2倍程度大きめの値を用いた。ガラスキャピラリーについては、2021年度までの研究では内径が細すぎたため、細胞分離に時間がかかり、その間に細胞が死滅してしまっていたことが分離率を著しく下げた原因であると推定されたため、ガラスキャピラリーおよび電極の真鍮丸棒の直径を1.5倍程度に大きくしたデバイスを作成し直した。生・死細胞をそれぞれマンニトール等張溶液に懸濁させてガラスキャピラリーに流し、溶液導電率と交流周波数を変化させて細胞応答の状態について調べた。その結果、溶液導電率については1 mS/mの値で、交流周波数については10 kHz前後の値で、生・死細胞の分離が行われることを確認した。死細胞がガラスキャピラリーの中央部に集まり、生細胞 がキャピラリー外周部に集められることを確認した。次に多量の生・死細胞の試料溶液をガラスキャピラリーに流して分離実験を行ったが、 好成績は得られなかった。その理由として、負荷電圧が高すぎて、電極同士の絶縁が上手くいかず,時々アーク放電が見られ、ガラスキャピラリー内に期待した電場が生成されていなかった可能性がある。研究は引き続き継続して行い、前縁対策と、ガラスに変わるキャピラリーの素材について検討してゆく。
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