光機能制御ゲルツールを用いた細胞内の光操作・計測

• 研究課題/領域番号: 24686032
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 丸山 央峰 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60377843)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 26,520千円 (直接経費: 20,400千円、間接経費: 6,120千円); 2014年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2013年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円); 2012年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
• キーワード: マイクロ・ナノメカトロニクス / 光ピンセット / フォトクロミック材料 / マイクロ流体チップ

研究成果の概要

本課題では，pHや温度等の複数の細胞の状態を計測可能な蛍光微粒子センサを，細胞へ低侵襲に選択的かつ高速に導入する手法を提案する．細胞への選択的固定には，照射光の波長によってゼータ電位が変化する高分子を生体膜に導入し，任意にゼータ電位の正負を切り替えて細胞付着性を制御する．細胞内導入にはエンドサイト―シスまたはリポフェクションを用いるが，光ピンセット操作による固定したセンサの周期的振動による細胞膜への力刺激により高速細胞導入を実現する．提案手法を用いて，細胞への低侵襲な選択的細胞固定及び高速細胞導入に成功した．

研究成果

• [雑誌論文] Multi-Fluorescent Micro-Sensor for Accurate Measurement of pH and Temperature Variations in Micro-Environments (2014)
  • 著者名/発表者名: Hengjun Liu, Hisataka Maruyama, Taisuke Masuda, Ayae Honda, Fumihito Arai
  • 雑誌名: Sensors & Actuators: B. Chemical 巻: 203 ページ: 54-62
  • DOI: 10.1016/j.snb.2014.06.079
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fluorescent-Based Temperature Measurement with Simple Compensation of Photo-Degradation Using Hydrogel-Tool and Color Space Conversion (2013)
  • 著者名/発表者名: Hisataka Maruyama, Taisuke Masuda, Fumihito Arai
  • 雑誌名: Journal of Robotics and Mechatronics 巻: 25 ページ: 596-602
  • 査読あり
• [学会発表] Selective and Rapid Cell Injection of Fluorescence Sensor Encapsulated in Liposome Using Optical Control of Zeta Potential and Local Mechanical Stimulus by Optical Tweezers (2014)
  • 著者名/発表者名: Hisataka Maruyama
  • 学会等名: 014 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: Chicago, USA
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-18
• [学会発表] Selective Cell Injection of Fluorescence Particle Sensor Encapsulated in Fusogenic Liposome Using Optical Manipulation and Control of Surface Potential Using Photochromic Chemical (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Maruyama
  • 学会等名: 2013 IEEE International Conference on Robotics and Automation
  • 発表場所: Karlsruhe (ドイツ)(発表確定)
  • 年月日: 2013-05-09
• [学会発表] Fabrication and Cell Injection of Fusogenic Liposome Containing Single Sensor for Intracellular Measurement (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Maruyama
  • 学会等名: IUMRS-International Conference on Electronic Materials 2012
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜市)
  • 年月日: 2012-09-25
• [学会発表] 光機能制御人工脂質膜によるナノセンサの選択的細胞導入 (2012)
  • 著者名/発表者名: 丸山 央峰
  • 学会等名: 第30回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(札幌市)
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] 単一ゲルセンサ導入リボソームを用いた細胞内・核内生理環境計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 丸山 央峰
  • 学会等名: 第25回化学とマイクロ・ナノシステム研究会
  • 発表場所: 崇城大学(熊本市)(招待講演)
  • 年月日: 2012-05-17
• [学会発表] 光誘起表面電位制御カプセルによる単一ナノ温度センサの選択的細胞導入と温度計測
  • 著者名/発表者名: 丸山央峰
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス講演会2013
  • 発表場所: つくば国際会議場
• [学会発表] Selective Cell Injection of Fluorescence Particle Sensor Encapsulated in Fusogenic Liposome Using Optical Manipulation and Control of Surface Potential Using Photochromic Chemical
  • 著者名/発表者名: Hisataka Maruyama
  • 学会等名: 2013 International Conference on Robotics and Automaton
  • 発表場所: Kongresszentrum Karlsruhe (German)
• [学会発表] Optical Control of Surface Potential Using Nanocapsule for Selective Injection into Cell
  • 著者名/発表者名: Hisataka Maruyama
  • 学会等名: Transducers 2013
  • 発表場所: Barcelona (Spain)
• [学会発表] 光表面電位制御脂質カプセルを用いた細胞内状態計測のための蛍光センサの選択的細胞導入
  • 著者名/発表者名: 丸山央峰
  • 学会等名: 第31回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 首都大学東京
• [学会発表] Optically-Controlled Selective Transfection of Particle Sensor Using Multilayered Liposome Containing Photochromic Chemical into a Cell Nucleus
  • 著者名/発表者名: Hisataka Maruyama
  • 学会等名: The 17th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
  • 発表場所: Messe Freiburg (German)
• [学会発表] Selective Injection of Fluorescence Sensor Encapsulated in the Functional Lipid Capsule for Intracellular Measurement
  • 著者名/発表者名: Hisataka Maruyama
  • 学会等名: 2013 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
  • 発表場所: Nagoya University
• [備考]
  • URL: http://www.biorobotics.mech.nagoya-u.ac.jp/research/research.html
• [産業財産権] 細胞及び細胞集合体の蛍光酸素消費計測方法及び蛍光酸素消費計測システム (2014)
  • 発明者名: 丸山央峰，新井史人
  • 権利者名: 丸山央峰，新井史人
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-119977
  • 出願年月日: 2014-05-24