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機能性細胞包埋ゲル粒子の精密調製に向けたオンチップ反応・処理プロセス

研究課題

研究課題/領域番号 22K14547
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分27040:バイオ機能応用およびバイオプロセス工学関連
研究機関九州大学

研究代表者

鳥取 直友  九州大学, 工学研究院, 助教 (00840646)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードマイクロ流体デバイス / ゲル粒子 / 反応・処理プロセス / マイクロ・ナノ流体デバイス / マイクロプロセス / 細胞内包液滴 / 細胞包埋ゲル粒子 / ゲル微粒子 / 微小液滴
研究開始時の研究の概要

本研究では,レイノルズ数が低く環境制御が容易なマイクロ流路内に,各種反応・処理液からなる多相並行流を形成し,規則的な支柱配列を用いて液滴や粒子を斜行・横断させることで,細胞包埋ゲル粒子の作製・ゲル粒子への機能性付与処理・所望の分離プロセスをシームレスに行う,新たな“機能性細胞包埋ゲル粒子”の作製法を確立する.

研究成果の概要

本研究では,レイノルズ数が低く環境制御が容易なマイクロ流路内に,各種反応・処理液からなる多相並行流を形成し,規則的な支柱配列を用いて細胞が内包された標的の液滴のみを斜行・横断させることで,細胞包埋数を均一化したゲル粒子の作製,および機能付与などのプロセスをシームレスに行う,新たな細胞包埋ゲル粒子の作製法を検討した.構築したマイクロ流体システムを用いて,液滴を生成した後,細胞内包液滴のみに多相並行流を斜行・横断させることで,細胞未封入の液滴が除去された細胞包埋ゲル粒子を連続生成可能であることを確認した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞包埋ゲル粒子を用いた細胞の解析は,基礎研究や再生医療用途など様々な分野への応用が近年注目されているが,細胞周囲の微小空間が精密に制御され,さらには環境応答性等の機能が付与された,機能性細胞包埋ゲル粒子の作製プロセス技術は未確立である.対して,機能性細胞包埋ゲル粒子をシームレスに精密調製可能なプロセス技術の確立を目指す本研究は,医学・生化学などの基礎研究,再生医療への応用など,新しい分野の開拓・発展を支える基盤技術になり得ると考えられる.

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Tunable deterministic lateral displacement of particles flowing through thermo-responsive hydrogel micropillar arrays2023

    • 著者名/発表者名
      Naotomo Tottori, and Takasi Nisisako
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 4994-4994

    • DOI

      10.1038/s41598-023-32233-z

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Tunable particle separation through acoustic deterministic lateral displacement micropillar arrays2024

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Fukunaga, Naotomo Tottori, Shinya Sakuma, Takeshi Hayakawa, and Yoko Yamanishi
    • 学会等名
      The 37th IEEE Int. Conf. on Micro Electro Mechanical Systems (IEEE MEMS 2024)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On-chip high-speed and continuous electro cell fusion utilizing droplet microfluidics2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Fukunaga, Naotomo Tottori, Shinya Sakuma, Tomomi Tsubouchi, and Yoko Yamanishi
    • 学会等名
      The 34th 2023 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Virtual particle valve toward generation of double-cells encapsulated microdroplet2023

    • 著者名/発表者名
      Yuma Kadomura, Naotomo Tottori, Shinya Sakuma, and Yoko Yamanishi
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Continuous production of cell-encapsulated droplets for membrane fusion of cells utilizing a microfluidic device2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Fukunaga, Naotomo Tottori, Shinya Sakuma, Tomomi Tsubouchi, and Yoko Yamanishi
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 支柱配列流路を介した単一細胞封入ゲル粒子生成2023

    • 著者名/発表者名
      福永 裕輝,鳥取 直友,佐久間 臣耶,山西 陽子
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第48回研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] オンチップ仮想粒子バルブによる液滴への粒子封入挙動の評価2023

    • 著者名/発表者名
      角村 勇真,鳥取 直友,佐久間 臣耶,山西 陽子
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第48回研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 2細胞封入液滴の生成に向けた仮想粒子バルブの提案2023

    • 著者名/発表者名
      角村 勇真,鳥取 直友,佐久間 臣耶,山西 陽子
    • 学会等名
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 融合細胞の作製に向けた2細胞封入液滴へのオンチップ電圧印可2023

    • 著者名/発表者名
      福永 裕輝,鳥取 直友,佐久間 臣耶,坪内 知美,山西 陽子
    • 学会等名
      日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Continuous generation of fused cells in microdroplets utilizing a droplet microfluidic system2022

    • 著者名/発表者名
      Naotomo Tottori, Sora Sadamichi, Shinya Sakuma, Tomomi Tsubouchi, and Yoko Yamanishi
    • 学会等名
      The 26th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 融合細胞の高効率回収を目指したマイクロピラーアレイによる細胞内包液滴の連続分離2022

    • 著者名/発表者名
      鳥取 直友,定道 空,佐久間 臣耶,坪内 知美,山西 陽子
    • 学会等名
      日本機械学会 第34回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] マイクロ流体デバイスを用いた細胞内包液滴への電圧印加による細胞融合2022

    • 著者名/発表者名
      定道 空,鳥取 直友,佐久間 臣耶,坪内 知美,山西 陽子
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第45回研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2025-01-30  

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