| 研究課題/領域番号 |
21K18190
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| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 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
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
石田 忠 東京工業大学, 工学院, 准教授 (80517607)
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| 研究分担者 |
林 智広 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (30401574)
宮永 一彦 自治医科大学, 医学部, 准教授 (40323810)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
25,870千円 (直接経費: 19,900千円、間接経費: 5,970千円)
2023年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2022年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2021年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
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| キーワード | 細菌用マイクロ流路 / 電子顕微鏡 / 局所改変 / ナノスーツ膜 / 内部標識 / 細胞内観察 / 電子線透過膜 / リポソーム / 細胞融合 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
生細胞の内外を同時に電子顕微鏡観察するための技術を開発する。細胞の外側の電子顕微鏡観察には超薄電子線透過膜越しの観察を行い、細胞の内側の電子顕微鏡観察には細胞膜を局所的に電子線透過膜に改変することで観察を行う。そのために、ナノ孔付きマイクロ流路デバイスを開発し、細胞の局所的電子線透過膜化において、細胞が死亡しない条件を模索する。金ナノ粒子を内包したリポソームを細胞融合することで、細胞内の標識を行う。これらの技術を組み合わせ、細胞内外の観察を可能とする。さらに、細胞に細菌を用い、バクテリオファージを感染させて、その時の細胞内外の変化をナノレベルで観察する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では細胞を破壊せずに、細胞が有する細胞膜を局所的に電子線透過膜に改変し、細菌内現象をナノレベル観察する手法を開発するために、単一の細菌をナノ孔で捕捉し、ナノ孔越しに細胞壁除去するための要素技術を開発した。単一細菌をナノ孔で捕捉するためにシリコン基板にサブマイクロメートルサイズの貫通孔をシリコンの異方性エッチングと収束イオンビームを用いて形成した。模擬ナノ孔を用いて単一細菌を捕捉し、露出部のみに試薬を送液するための技術開発を行った。また、細菌内部の観察を行うため、細菌内部の金属標識のために、細菌サイズリポソームの形成技術の開発を試みた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
シリコン基板にサブマイクロメートルサイズのナノ貫通孔を形成でき、そこに単一細菌を捕捉して、試薬をナノ貫通孔越しに接触できるようになった。これにより細菌の細胞壁を除去するリゾチームを部分的に単一細菌に作用することが可能となり、細菌表面の一部を電子線透過膜化できる可能性が上がってくる。また、本技術は細菌を全体ではなく部分的に改変することを可能とする技術として非常に重要である。一方、細菌サイズのリポソームを作製する技術であるが、これが実現すれば、細菌に大きな分子や物質を導入することが可能となる。今回は正帯電金ナノ粒子を導入することになるが、細胞のゲノムなど大規模な細菌の改変が可能となる。
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