研究課題
地域連携推進研究費
(財)神奈川科学技術アカデミーの研究開発プロジェクトと連携し、生化学分析をマイクロチャネル上で実現するために不可欠な要素技術を確立し、生化学分析へと応用した。本研究により、マイクロチップを用いた溶媒抽出とそれを利用したイオン分析、混合・反応を利用したフローインジェクション分析、レーザーを用いた反応温度制御と酵素反応解析、イムノアッセイ、超高感度検出器である熱レンズ顕微鏡と、その単一細胞イメージングへの応用などを実現した。マイクロチップ内の微小空間では分子拡散による移動距離が著しく短く、比界面積が大きいという特長があるため、溶媒抽出や溶液の混合が通常の実験系に比べて飛躍的に短い時間で分析することが可能であることを明らかにした。この現象を利用することにより、内径100ミクロンオーダーのマイクロチャネルを持つチップを用いてコバルトや鉄などの重金属イオンの湿式分析を従来法よりはるかに短い時間で実現することに成功した。加えて、チップ内部に固定した微小固相表面で行うイムノアッセイについても同様に効率よく短時間で分析可能であることを明らかにした。モデル試料の分析だけではなく、従来法では2日程度かかっていた腫瘍マーカーCEAの定量をわずか35分にまで短縮することができ、実際の患者血清を用いた分析において従来法と高い相関を得ることができ、実用性も高いと考えられる。一方チップ内で分析する場合には微小領域で測定可能な検出器が必要であり、それに適した超高感度検出器として熱レンズ顕微鏡を開発した。熱レンズ顕微鏡は1ミクロンオーダーの空間分解能で非蛍光性分子を単一分子レベルの高感度定量することが可能である。この特長を生かし、チップ内に培養した単一細胞内のシトクロームcのイメージングとアポトーシス過程における分布変化の計測に成功した。本研究をさらに発展させることによりマイクロチップはバイオ研究を飛躍的に発展させる新たな手法となると期待できる。
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