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マイクロ流体回路を用いたセルソーティングシステムの開発と再生医療への応用

Research Project

Project/Area Number 06J01486
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Microdevices/Nanodevices
Research InstitutionTokyo Women's Medical University

Principal Investigator

山田 真澄  Tokyo Women's Medical University, 先端生命医科学研究所, 特別研究員(SPD)

Project Period (FY) 2006 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥7,200,000 (Direct Cost: ¥7,200,000)
Fiscal Year 2008: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2007: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2006: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Keywordsマイクロ流体回路 / マイクロフルイディクス / 細胞処理 / キャリア液交換 / 環境制御 / 水力学的フィルトレーション / セルソーター / 肝細胞 / 上皮細胞 / 血球分離
Research Abstract

本年度は,昨年度までの細胞分離装置のさらなる応用(口腔粘膜上皮細胞,角膜輪部上皮細胞などのソーティング)に加え,ミリ秒程度の非常に短い時間,薬理活性をもつ試薬等によって細胞を処理することのできるマイクロ流体システムの開発を行った。具体的には,これまでに細胞ソーティングのために開発を行ってきた手法である「水力学的フィルトレーション」を利用することで,ある一定の大きさをもつ細胞がマイクロ流路の中を連続的に流れる際に,細胞のキャリアとなる溶液を流路の途中で2回交換することのできる,つまり,細胞は3種類の溶液の流れを順に通過して回収される,流路ネットワークの開発を行った。このシステムでは,流路のサイズあるいは流速を変化させることで,細胞の処理時間を1ミリ秒〜1秒程度の任意の時間に調節することができる。実験では,PDMS-ガラスのハイブリッド型マイクロ流体デバイスを作製し,非接触測定装置を用いて,流路の形状評価と流動抵抗の計算を行った。また,実際の応用例として,Hela細胞を用い,界面活性剤(Triton X)のもつ急性細胞毒性の評価を行ったところ,界面活性剤の濃度が0.1%程度の場合,処理時間が40ミリ秒より長くなると,細胞の生存率が急激に減少することが分かった。通常,細胞をミリ秒程度の短時間処理し,さらに反応を停止するためには,急速凍結バイアルとフローセルを組み合わせた非常に複雑な装置が必要となるが,本研究で提案したシステムは,外部からの制御装置を必要とせず連続的かつ簡便に細胞処理が可能になるため,分子生物学や構造生物学などの研究分野における有用なツールとなることが期待される。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2008 2007 2006

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Millisecond Treatment of Cells Using Microfluidic Devices via Two-step Carrier-medium Exchange2008

    • Author(s)
      M. Yamada, J. Kobayashi, et. al.
    • Journal Title

      Lab on a Chip 8(印刷中)

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hydrodynamic Control of Droplet Division in Bifurcating Microchannel and Its Application for Particles Synthesis2008

    • Author(s)
      M. Yamada, S. Doi, et. al.
    • Journal Title

      Journal of Colloid and Interface Science (印刷中)

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Continuous and Precise Particle Separation by Electroosmotic Flow Control in Microfluidic Devices2008

    • Author(s)
      T. Kawamata, M. Yamada, et. al.
    • Journal Title

      Electrophoresis 29(印刷中)

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Continuous and Size-dependent Sorting of Emulsion Droplets Using Hydrodynamics in Pinched Microchannels2008

    • Author(s)
      H. Maenaka, M. Yamada, et. al.
    • Journal Title

      Langmuir 24(印刷中)

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Microfluidic Devices for Size-dependent Separation of Liver Cells2007

    • Author(s)
      M. Yamada, K. Kano, et. al.
    • Journal Title

      Biomedical Microdevices 9

      Pages: 637-645

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On-chip Cell Migration Assay Using Microfluidic Channels2007

    • Author(s)
      F. Q. Nie, M. Yamada, et. al.
    • Journal Title

      Biomaterials 28

      Pages: 4017-4022

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of a Micro-scale Cell Culture System for Strawberry Using Microfabricated Devices2007

    • Author(s)
      K. Miyanaga, M. Yamada, and M. Seki
    • Journal Title

      Functional Plant Science and Biotechnology 1

      Pages: 355-360

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Rapid Quantification of Bacterial Cells in Potable Water Using a Simplified Microfluidic Device2007

    • Author(s)
      C.Sakamoto, N.Yamaguchi, M.Yamada, H.Nagase, M.Seki, S.Nasu
    • Journal Title

      Journal of Microbiological Methods 68(3)

      Pages: 643-647

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Microfluidic Devices for Size-dependent Separation of Liver Cells2007

    • Author(s)
      M.Yamada, K.Kano, Y.Tsuda, J.Kobayashi, M.Yamato, M.Seki, T.Okano
    • Journal Title

      Biomedical Microdevices 9(印刷中)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Continuous separation of particles using a microfluidic device equipped with flow rate control valves2006

    • Author(s)
      Y.Sai, M.Yamada, M.Yasuda, M.Seki
    • Journal Title

      Journal of Chromatography A 1127(1-2)

      Pages: 214-220

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロ流体デバイスを用いたミリ秒オーダー細胞処理システムの開発2008

    • Author(s)
      山田真澄、小林純、ほか
    • Organizer
      化学工学会第73年会
    • Place of Presentation
      浜松
    • Year and Date
      2008-03-19
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 迅速キャリア液交換による細胞処理のためのマイクロ流体デバイスの開発2007

    • Author(s)
      山田真澄、小林純、ほか
    • Organizer
      第16回化学とマイクロ・ナノシステム研究会
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      2007-10-30
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロ流体デバイスを用いたラット肝細胞の連続分離2007

    • Author(s)
      山田真澄、狩野恭子、ほか
    • Organizer
      第59回日本生物工学会
    • Place of Presentation
      広島
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] ポリジメチルシロキサン(PDMS)マイクロ流体回路を用いた細胞分画システムの開発2007

    • Author(s)
      山田真澄、狩野恭子、ほか
    • Organizer
      第56回高分子討論会
    • Place of Presentation
      名古屋
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 水力学的フィルトレーションによる肝細胞の分画のためのマイクロデバイスの開発2007

    • Author(s)
      山田真澄、狩野恭子、ほか
    • Organizer
      第15回化学とマイクロ・ナノシステム研究会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Microfluidic System for Size-dependent Separation of Cells2007

    • Author(s)
      M. Yamada, K. Kano, et. al.
    • Organizer
      Tissue Engineering International & Regenerative Medicine Society, Asia-Pacific Chapter Meeteing 2007
    • Place of Presentation
      東京
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Single Particle Trapping and Melting for Functional and High-resolution Modification of PDMS Microchannels2007

    • Author(s)
      M. Yamamoto, M. Yamada, et. al.
    • Organizer
      11th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences(microTAS2007)
    • Place of Presentation
      フランス、パリ
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2024-03-26  

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