2014 Fiscal Year Research-status Report
三次元不均一電界を用いた高効率・高精度細胞分離技術の開発
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26420130
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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) |
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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, その他部局等, 教授 (70251650)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
塚本 哲 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, その他部局等, 助教 (90511460)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 誘電泳動 / 細胞分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
求められるDEPデバイスの性能として、①細胞試料に微量(<0.01%)に含まれる特定の細胞の分離を精度よく短時間で行うことが出来ること。②電界・Joule発熱による細胞のダメージを極力抑えるため、負荷電圧は可能な限り弱く、デバイスの大きさはこれら因子への細胞の暴露時間を最小限にするため可能な限り小さくすること。などを考慮し、流路寸法が1(高さ)×10(幅) ×50mm(長さ)のDEPデバイスを製作した。
流路上面には平板ITO電極、底面には幅50 μmの短冊形電極を等間隔に配置し、１本おきに接続した対向型の櫛型ITO電極を用いた。流路底面の櫛型ITO電極はフォトリソグラフィー法で製作した。流路はITO電極板とシリコンスペーサを重ね合わせて製作し、細胞試料の流量をシリンジポンプで調節した。細胞試料には出芽酵母の生・死細胞を用い、細胞の生死判定用の蛍光色素にはSYTO9とPropidium Iodide (PI)を用いた。
培養した出芽酵母を滅菌したMilliQ水に懸濁し、懸濁液の一部を熱処理して死細胞を準備する。生・死両方の細胞試料それぞれを蛍光染色後、死細胞を一定割合で含む細胞試料を調製した。細胞試料中の死細胞の混合比は細胞試料1に対し0.2とした。
実験は、DEPデバイスを共焦点レーザー顕微鏡のステージに設置し、細胞試料を流路上流から導入する。流路内に試料が十分に分散した後、波形発生装置で流路に交流電圧を負荷し、様々な周波数・溶液導電率に対し細胞の挙動を調べた。
生細胞は正のDEP力により高電圧側電極の縁に吸着する一方で、死細胞については電極への吸着はほとんど見られなかった。この傾向は周波数の大きさ(100K～100MHz)や、溶液の導電率(0.1～10mS/m)の変化に対してもあまり変化せず、細胞分離性能は交流周波数がおよそ1MHz、導電率の時に最大効率を示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の目標である出芽酵母の生・死細胞を効率よく分離する方法を見出すため、まず最適なDEP電極の幅・間隔を決め、次に交流電圧の周波数と細胞試料懸濁液の導電率を調べてゆく方法を採用した。最初の電極形状の決定を比較的早期に行うことが出来たため、引き続き様々な条件での実験を試みることが出来た。そのため、概ね本年度の研究で目標とする細胞分離のための最適条件を探索することが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
出芽酵母を用いた実験を早期に終了し、得られた基礎データを元にヒト細胞を対象とし、正常細胞と異常細胞(癌細胞)の分離の実験を進める予定である。
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| Causes of Carryover |
研究計画に若干の遅れが出たので当初予定していた実験の一部を次年度に行うことにした．そのため，その実験に使う試薬類の購入を見合わせたため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２７年度に使用予定
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