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三次元マイクロ流体デバイスを応用した多重微小界面の構築と機能性化学反応への応 用

研究課題

研究課題/領域番号 20H00336
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
研究機関早稲田大学

研究代表者

庄子 習一  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00171017)

研究分担者 水野 潤  早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 客員上級研究員(研究院客員教授) (60386737)
関口 哲志  早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 上級研究員(研究院教授) (70424819)
秋津 貴城  東京理科大学, 理学部第二部化学科, 教授 (80348812)
古谷 正裕  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80371342)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
45,370千円 (直接経費: 34,900千円、間接経費: 10,470千円)
2022年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
2021年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
2020年度: 19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円)
キーワードマイクロ化学合成 / 多重微小界面 / サイズ効果 / マイクロ流体デバイス
研究開始時の研究の概要

本研究では、微細加工技術を用いて作製したマイクロ流体デバイスを用いて、多重微小界面を形成し、その場での化学反応を利用して新規材料を創成することを目的とする。本研究の遂行により、抗がん剤の材料として期待されている金属錯体含有タンパク質や、臭素基の複数付加のような、従来法では合成が困難な材料の作製が容易になり、また、鏡像異性体の制御など新しい機能性材料の創成が期待される。

研究成果の概要

本研究では、微細加工技術を用いて多重界面やトラップ機構を持つマイクロ流体デバイスを作製し 、これを化学合成反応に応用することによって、単一界面反応では困難であった沈殿反応や、反応効率の増加 、複数試薬の同時反応による新規機能性材料の合成の実現を目的として研究を行った。これにより、タンパク質の単離や、アミノ酸シッフ塩基銅(II)錯体の効率的な合成に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来の化学合成反応は、主にビーカワークの延長でプラント化が行われ、学術的には拡散律速に基づいてその設計がなされてきた。しかし、本研究結果が示した通り、反応場をマイクロサイズに制限し、界面反応を応用した場合、従来の常識では説明できない反応速度や合成結果を得られる事が分かった。また合成物の結晶化や単離も容易となり、これを産業界に応用した場合、従来では不可能であった効率的な化学合成反応が期待される。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 14件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 11件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Dielectrophoresis-Based Selective Droplet Extraction Microfluidic Device for Single-Cell Analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Shijo Seito、Tanaka Daiki、Sekiguchi Tetsushi、Ishihara Jun-ichi、Takahashi Hiroki、Kobayashi Masashi、Shoji Shuichi
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 14 号: 3 ページ: 706-706

    • DOI

      10.3390/mi14030706

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Selection of green fluorescent proteins by in vitro compartmentalization using microbead-display libraries2022

    • 著者名/発表者名
      Ryo Iizuka, Kentaro Tahara, Anna Matsueda, Soichiro Tsuda, Dong Hyun Yoon, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji, Takashi Funatsu
    • 雑誌名

      Biochemical Engineering Journal

      巻: 187 ページ: 108627-108627

    • DOI

      10.1016/j.bej.2022.108627

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis, Identification and Antibacterial Activities of Amino Acid Schiff Base Cu(II) Complexes with Chlorinated Aromatic Moieties2022

    • 著者名/発表者名
      Otani Nao、Fayeulle Antoine、Nakane Daisuke、L?onard Estelle、Akitsu Takashiro
    • 雑誌名

      Applied Microbiology

      巻: 2 号: 2 ページ: 438-448

    • DOI

      10.3390/applmicrobiol2020032

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Bivalent metal complexes of a novel modified nicotinic acid hydrazide drug: Synthesis, characterization, and anti-tubercular studies2022

    • 著者名/発表者名
      Mikwa Cyprian Chunkang、Toh-Boyo Gwendoline Mochia、Njong Romanus Nyako、Ndoye Bridget Ndosiri、Ndamyabera Christophe Adrien、Katsuumi Natsuki、Mitani Yuta、Nfor Emmanuel Ngwang、Akitsu Takashiro
    • 雑誌名

      European Journal of Chemistry

      巻: 13 号: 1 ページ: 63-68

    • DOI

      10.5155/eurjchem.13.1.63-68.2183

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of dipeptide derivative Schiff-base Zn(II) complexes on lysozyme molecules damaged by means of IR-FEL irradiation2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Onami, T. Kawasaki, T.Haraguchi, K. Tsukiyama, D. Moon, Y. Kitahama, T. Hosokai, H. Mastuzaki, H. Sakiyama, and T. Akitsu
    • 雑誌名

      Trends in Photochemistry & Photobiology

      巻: 21 ページ: 15-26

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Validation of droplet-generation performance of a newly developed microfluidic device with a three-dimensional structure2021

    • 著者名/発表者名
      Nozaki Yoshito、Yoon Dong Hyun、Furuya Masahiro、Fujita Hiroyuki、Sekiguchi Tetsushi、Shoji Shuichi
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators A: Physical

      巻: 331 ページ: 112917-112917

    • DOI

      10.1016/j.sna.2021.112917

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Efficient Generation of Microdroplets Using Tail Breakup Induced with Multi-Branch Channels2021

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Daiki、Kajiya Satsuki、Shijo Seito、Yoon Dong Hyun、Furuya Masahiro、Nozaki Yoshito、Fujita Hiroyuki、Sekiguchi Tetsushi、Shoji Shuichi
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 26 号: 12 ページ: 3707-3707

    • DOI

      10.3390/molecules26123707

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Controlling Microdroplet Inner Rotation by Parallel Carrier Flow of Sesame and Silicone Oils2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshimura Hibiki、Tanaka Daiki、Furuya Masahiro、Sekiguchi Tetsushi、Shoji Shuichi
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 13 号: 1 ページ: 9-9

    • DOI

      10.3390/mi13010009

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Weakly Non-Covalent Docking of Amino-Acid Schiff Base Zn(II) Complex to Lysozyme2021

    • 著者名/発表者名
      Akitsu Takashiro、Kuroda Yuto、Suda Shintaro、Furuya Tetsundo、Haraguchi Tomoyuki、Unno Masaki
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: 888 ページ: 105-110

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/kem.888.105

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement of forced convection subcooled boiling flow through a vertical annular channel with high-speed video cameras and image reconstruction2021

    • 著者名/発表者名
      Ui Atsushi、Furuya Masahiro、Arai Takahiro、Shirakawa Kenetsu
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Science and Technology

      巻: 59 号: 2 ページ: 148-162

    • DOI

      10.1080/00223131.2021.1954561

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microdroplet synthesis of azo compounds with simple microfluidics-based pH control2020

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Daiki、Sawai Shunsuke、Hattori Shohei、Nozaki Yoshito、Yoon Dong Hyun、Fujita Hiroyuki、Sekiguchi Tetsushi、Akitsu Takashiro、Shoji Shuichi
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 10 号: 64 ページ: 38900-38905

    • DOI

      10.1039/d0ra06344d

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Microdroplet Generation Method for Organic Solvents Used in Chemical Synthesis2020

    • 著者名/発表者名
      Hattori Shohei、Tang Chenghe、Tanaka Daiki、Yoon Dong Hyun、Nozaki Yoshito、Fujita Hiroyuki、Akitsu Takashiro、Sekiguchi Tetsushi、Shoji Shuichi
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 25 号: 22 ページ: 5360-5360

    • DOI

      10.3390/molecules25225360

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Success or Failure of Chiral Crystallization of Similar Heterocyclic Compounds2020

    • 著者名/発表者名
      Chunkang Cyprian M.、Ikome Iris E.、Nfor Emmanuel N.、Mitani Yuta、Katsuumi Natsuki、Haraguchi Tomoyuki、Akitsu Takashiro
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 25 号: 23 ページ: 5691-5691

    • DOI

      10.3390/molecules25235691

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 電子工学を基盤とした化学・生化学研究の流れと今後2020

    • 著者名/発表者名
      庄子習一
    • 雑誌名

      化学とマイクロ・ナノシステム学会誌

      巻: 19 ページ: 35-39

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Do Thermally Mild Chemical Reactions (for Avoiding Fire Accidents) Give Rise to Unexpected Products?2020

    • 著者名/発表者名
      Akitsu Takashiro、Onami Yuika、Katsuumi Natsuki
    • 雑誌名

      Edelweiss Chemical Science Journal

      巻: 3 ページ: 15-16

    • DOI

      10.33805/2641-7383.118

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Studies on Stretchable Organic Light-Emitting Material Based on Liquid Organic Semiconductor2022

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Katada, Juro Oshima, Takashi Kasahara, Yutaro Yamada, Shuichi Shoji, Jun Mizuno,
    • 学会等名
      35th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nano-Artifact Metrics Chip Mounting Technology for Edge AI Device Security2022

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Masago, Hiro Nodaka, Kazuma Kishimoto, Alaric Yohei Kawai, Shuichi Shoji, Jun Mizuno
    • 学会等名
      17th International Microsystems, Packaging, Assembly and Circuits Technology Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Selective Chemical Products Separation from Organic Micro Droplets Using Surfactant Free Single Micron Droplet Generation2022

    • 著者名/発表者名
      Shengqi Zheng, Daiki Tanaka, Hiroyuki Fujita, Takashiro Akitsu, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji
    • 学会等名
      The 26th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High Speed and Room Temperature Synthesis of Amino Acid Schiff Base Copper Complex Using Microfluidic Device2022

    • 著者名/発表者名
      Masahi Kobayashi, Daiki Tanaka, Takashiro Akitsu, Tetsushi Sekiguchi, Shuichi Shoji
    • 学会等名
      The 26th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient Protein Crystallization and Damageless Extraction Flow Device Using Multi-Microdroplet Trapping Structure2022

    • 著者名/発表者名
      Aya Miyazaki, Daiki Tanaka, Tetsushi Sekiguchi, Masahiro Furuya, Shuichi Shoji
    • 学会等名
      The 26th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stable Generation of Single-Micron Droplets and Highly Efficient Encapsulation of Cells by Multi-Branch Channels2022

    • 著者名/発表者名
      Seito Shijo , Daiki Tanaka , Masahiro Furuya , Tetsushi Sekiguchi , Shuichi Shoji
    • 学会等名
      The 35th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of Micropatterned Fish Scale Collagen Scaffold Using Soft Lithography for Oral Mucosa Tissue Engineering2021

    • 著者名/発表者名
      K. Kishimoto, K. Miwa, A. Suzuki, I. Yamaguchi, Y. Kodama, O. Suebsamarn, S. Shoji, K. Izumi, J. Mizuno
    • 学会等名
      International Conference on Electronics Packaging (ICEP 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of Atomic Layer Deposition of hafnium oxide as an insulation layer on Cu for potential flip chip integration2021

    • 著者名/発表者名
      A.Y. Kawai, S. Kataza, S. Shoji, J. Mizuno
    • 学会等名
      The IEEE CPMT Symposium Japan 2021 (ICSJ 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microdroplet Inner Rotation Control by Parallel Carrier Flow of Different Oils, Sesame and Silicone2021

    • 著者名/発表者名
      H. Yoshimura , D. Tanaka , T. Sekiguchi , S. Shoji
    • 学会等名
      The 25th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (μTAS 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High Throughput Micrometer Scale Droplets Devices2021

    • 著者名/発表者名
      S. Shoji
    • 学会等名
      The 21st International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Deformability-Based Microfluidic Microdroplet Sorting as a Screening Method for Single Agarolytic Bacterial Cells2020

    • 著者名/発表者名
      M. Muta, K. Saito, R. Iizuka, W. Kawakubo, D.H. Yoon, M. Ito, Y. Hatada, T. Sekiguchi, S. Shoji, T. Funatsu
    • 学会等名
      The 24th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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