2012 Fiscal Year Annual Research Report
ハイスループット細胞培養実験のためのマイクロウェル基盤ＭＥＭＳデバイスの開発
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24300157
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大橋 俊朗 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30270812)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前田 英次郎 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20581614)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 細胞培養実験 / マイクロウェルスライド / マイクロフルイディクス / バイオチップ / バイオMEMS |
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| Research Abstract |
従来の細胞の力学応答解析あるいは薬剤感度試験はミリメートルスケールの培養空間の中で行われてきたものが大勢であり，高価な細胞試料や試薬類などの多量使用の問題はもちろんのこと細胞の不均質性の評価など個々の細胞を詳細に解析するには細胞培養空間スケールと細胞寸法スケールに大きな隔たりがあり最適な実験環境とは言えない．そこで本研究の目的は，研究代表者らが開発してきたMEMS（Micro Electro Mechanical Systems）デバイス技術をさらに深化させ，細胞の物理環境計測・制御がマイクロメートルスケールの空間で実現できる多種多様なMEMSデバイスを開発することである．具体的には，細胞力学応答実験，細胞薬剤感度試験および細胞遊走性実験が可能なMEMSデバイスファミリーを開発する．以上の技術開発がマイクロメートル空間における次世代の細胞培養実験技術の標準化に資することを目指すものである．
初年度は，細胞力学応答実験としてマイクロウェル内底面に培養した内皮細胞に任意の流れを負荷できるようマイクロチャネル層を加工し，マイクロウェルスライドと接合させて流路を形成した．流れ負荷を与えることにより内皮細胞の形態変化が観察できることを確認した．また細胞薬剤感度試験として，マイクロウェル内底面に培養した細胞に任意の濃度の試薬を負荷できるよう試薬層，希釈液層および混合層より構成される3層のマイクロチャネル層を積層化し，本デバイスの有効性を薬剤投与細胞実験により確認した．さらに細胞遊走性実験として，細胞牽引力計測用のマイクロピラーをマイクロチャネル底面に組み込み，細胞遊走時における細胞牽引力の経時応答を観察できるデバイスを開発した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
マイクロウェルスライドとマイクロフルイディクス層を接合する際のプラズマ処理の条件により接合が十分に達成されず，培養液漏れが生じてしまう問題があった．また，デバイス内は細胞培養条件としてやや低酸素濃度状態であり，長期培養時の条件によっては細胞が生存できない問題があった．
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞培養実験用MEMSデバイスの開発を引き続き進めていく．上記11で記述した問題点については，プラズマ処理条件の最適化およびマイクロフルイディクス層の薄膜化により現在デバイスの改良を進めているところであり解決可能であると考えている．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
マイクロウェルスライドとマイクロフルイディクス層を接合する際のプラズマ処理の条件により接合が十分に達成されず，培養液漏れが生じてしまう問題があった．また，デバイス内は細胞培養条件としてやや低酸素濃度状態であり，長期培養時の条件によっては細胞が生存できない問題があった．
上記で記述した問題によりデバイス作製が予定より進まず，作製に関わる消耗品等の使用が抑えられていた．次年度はデバイスの改良に伴い消耗品等の購入を必要とするため，これにより「直接経費次年度使用額」を適切に使用する予定である．
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Research Products
(6 results)
