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Absolute Quantification by Extended-nano Fluidic Device

Research Project

Project/Area Number 17J10031
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Analytical chemistry
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

中尾 達郎  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords単一細胞分析 / 拡張ナノ空間 / ナノフルイディクス / マイクロフルイディクス / 免疫分析 / ELISA / マイクロ・ナノデバイス / 絶対定量 / 定容・分取
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、昨年度に開発したfLメスピペット・フラスコを組み込んだ単一生細胞タンパク分析デバイスの開発に取り組んだ。そのためには単一生細胞タンパク分析を構成する11の化学操作(単一細胞の分離、刺激、細胞上清の定容、分取、抗原抗体反応、洗浄、酵素反応、検出など)を一つのデバイス上に集積して動作させるシステム化の方法論が必要である。具体的には①幅深さ数100 nmの拡張ナノ流路表面へ複数機能の付与②流路ネットワーク上でのpL-fLの溶液の流体操作法が必要になる。
まず、拡張ナノ流路表面への機能付与に取り組んだ。従来は活性化した拡張ナノ流路表面に修飾剤を流すことで機能付与を行う。本研究では部分選択的な機能付与のために、修飾剤の導入時に空気または溶媒を導入することで流路内に気液・液液界面を作成し、修飾剤の到達範囲を制限する方法を考案・検討した。結果、拡張ナノ流路表面に親水性・疎水性・分子捕捉・非特異吸着防止の4種の機能の部分選択的付与に成功した。
次に流体操作法を検討した。多数の化学プロセスを1つのデバイス上に集積化すると試薬供給のための流路が必要になり、流路は分岐を含む複雑なネットワークを形成する。定量分析のためにはこの流路ネットワーク上で微量な試料を損失なく運搬する流体操作法が必要になる。通常用いられる圧力駆動による流体操作を用いても流路の分岐部における流れの方向制御ができないため試料の損失が起こる。そこで、気液界面の形成と圧力駆動により流れの方向を制御する流体操作法を考案・検討した。結果、気液界面における圧力バランスの維持に必要な新たな設計指針を見出し、単一生細胞タンパク分析の11の化学操作の流体操作に成功した。
最後に、本デバイスを用いてB細胞株(Raji)1細胞が刺激に応答して放出するサイトカインIL-6の定量に成功し、単一生細胞タンパク分析デバイスの動作検証に初めて成功した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] Micro/nano-integrated Fluidic Device for Living Single-cell Protein Analysis2018

    • Author(s)
      1)Tatsuro Nakao, Yutaka Kazoe, Kyojiro Morikawa, Ayumi Yoshizaki, Kazuma Mawatari, and Takehiko Kitamori
    • Journal Title

      The Proceedings of Conference microTAS 2018

      Volume: 2018 Pages: 132-134

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of Extended-nano Femtolitter Mess-pipette in Living Single Cell Analysis Device2017

    • Author(s)
      Tatsuro Nakao, Yutaka Kazoe, Kyojiro Morikawa, Ling Lin, Ayumi Yoshizaki, Kazuma Mawatari, and Takehiko Kitamori
    • Journal Title

      The Proceedings of Conference MicroTAS 2017

      Volume: 1 Pages: 930-931

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Micro/nano-integrated Fluidic Device for Living Single-cell Protein Analysis2018

    • Author(s)
      1)Tatsuro Nakao, Yutaka Kazoe, Kyojiro Morikawa, Ayumi Yoshizaki, Kazuma Mawatari, and Takehiko Kitamori
    • Organizer
      The 22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Extended-nano Femtolitter Mess-pipette in Living Single Cell Analysis Device2017

    • Author(s)
      Tatsuro Nakao, Yutaka Kazoe, Kyojiro Morikawa, Ling Lin, Ayumi Yoshizaki, Kazuma Mawatari, and Takehiko Kitamori
    • Organizer
      the 21st International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of fL Volumetric Pipette for Living Single Cell Analysis utilizing extended-nano fluidics2017

    • Author(s)
      Tatsuro Nakao, Yutaka Kazoe, Kyojiro Morikawa, Ling Lin, Ayumi Yoshizaki, Kazuma Mawatari, and Takehiko Kitamori
    • Organizer
      OIST workshop, Fundamentals and Applications of Microfluidic Compartmentalization
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Femto-litter Volumetric Pipette for Living Single-Cell Analysis Utilizing Extended-nano Fluidics2017

    • Author(s)
      Tatsuro Nakao, Yutaka Kazoe, Kyojiro Morikawa, Ling Lin, Ayumi Yoshizaki, Kazuma Mawatari, and Takehiko Kitamori
    • Organizer
      Nobel Symposium on Microfluidics 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 単一生細胞分析へ向けたfLメスピペットの開発2017

    • Author(s)
      中尾達郎、嘉副裕、林玲、森川響二朗、馬渡和真、北森武彦
    • Organizer
      第77回分析化学討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 単一生細胞分析に向けた拡張ナノ流体デバイス工学によるfLメスピペット2017

    • Author(s)
      中尾達郎、嘉副裕、森川響二朗、吉崎歩、馬渡和真、北森武彦
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第36回研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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