2014 Fiscal Year Annual Research Report
細胞機能イメージングを実現する多機能走査型バイオプローブ顕微鏡の開発
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24240070
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
柴田 隆行 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10235575)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 照剛 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00334011)
木村 剛 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 准教授 (10393216)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 走査型プローブ顕微鏡 / 細胞機能解析 / 細胞操作 / バイオMEMS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生命機能機序の新たな知の創出を支援するキーテクノロジーとして，細胞の機能発現過程における様々な生体機能情報（物理量・化学量）を空間的・時間的に可視化（細胞機能イメージング）する多機能走査型バイオプローブ顕微鏡の開発を目的として実施した．平成26年度に得られた主な研究成果は以下のとおりである．
（1）多機能走査型バイオプローブ顕微鏡のキーデバイスであるバイオプローブの性能を左右するナノニードル先端形状を高精度かつ再現性よく形成するために，段付き中空ナノニードルの作製プロセスを確立した．具体的には，Si基板の両面からSi深堀エッチング（DRIE）を行い，ニードル先端部と支持部を個別に作製し，両者を連通させる新規なプロセスを提案した．（2）作製した段付き中空ニードルを用いた蛍光DNAの吐出実験を行い，電場駆動力によって高精度な吐出制御が可能であることを実証した．また，吐出流量およびイオン電流は印加電圧に比例することを示した．（3）電場駆動力による細胞内へのDNAデリバリーを行い，細胞膜穿孔後にAC電圧を印加することで，ピペット先端の電圧降下が抑制され，単一細胞への生体分子の導入が可能であることを実験および数値解析（有限要素解析COMSOLおよび電気等価回路シミュレーションSPICE）によって示した．さらに，AC電場駆動力に比べて，矩形波電場駆動力を利用した方がDNA導入効率の向上ならびに制御性の改善の可能性を示唆する結果が得られた．（4）倒立顕微鏡組込み型のチップ増強型ラマン分光（TERS）光学系を設計・構築した．基礎実験として，静電的相互作用によってガラスピペット表面へAgナノ粒子（平均粒径60nm）を固定化し，HeLa細胞に穿刺し，細胞内TERS分光を行った．その結果，細胞内のDANおよびタンパク質，細胞膜の脂質に起因するラマンスペクトルが得られることを実証した．
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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