Development of a Cell-Based Atmospheric-Driven Wireless Micro-Size Force Sensor

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K14750
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 21030:Measurement engineering-related
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: Uesugi Kaoru 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 助教 (20737027)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: FRET / 力センサ / 細胞

Outline of Final Research Achievements

We clarified the conditions for gene transfer into mammalian cells (rat smooth muscle cells: A7r5) and amphibian cells (fibroblasts: XTC). And, we constructed a microscopic observation system that could evaluate the FRET ratio. additionally, we developed a tensile test system that could apply tensile loading to the cells and the cell adhering structures while microscopic observation. Then, we applied tensile stimulation to FRET-transfected cells and derived and analyzed the FRET ratios from fluorescence observations.

Free Research Field

バイオ計測工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

細胞を利用して，大気中でマイクロニュートンからミリニュートンレベルの力を測定できる微小サイズの力センサという構想は，これまで存在しない，全く新しい挑戦である．これまでFRET技術は細胞内や組織内の力分布を観察するために使用されてきが，マイクロニュートン，ミリニュートンレベルの計測には利用されていない．また，FRET技術を用いた大気中での力測定も存在しなかった．本研究が実現した暁には，組織，器官，個体レベルにおける，マイクロニュートンからミリニュートンレベルのレンジにおいて，これまで難しいとされていた力計測が可能となり，生物学，医学，工学，化学，更には物理学などの領域の発展に寄与できる．