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2019 年度 実績報告書

細胞の選抜・配置・3次元複合化を実現する統合マイクロ流体システムの実証

研究課題

研究課題/領域番号 17H03463
研究機関千葉大学

研究代表者

関 実  千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (80206622)

研究分担者 山田 真澄  千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30546784)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードマイクロ・ナノデバイス / 細胞選抜 / 3次元組織 / 細胞外マトリックス / 細胞アッセイ
研究実績の概要

本研究の最終年度に当たる2019年度は,これまでの検討に引き続き,主に細胞を分離・選抜するためのマイクロ流体システム,および,細胞を3次元的に配置し複合化するためのマイクロ流体デバイスの開発を行いつつ,「細胞の選抜・配列・組織化」という一連のプロセスをシームレスに行うための実用的流路システムの構築を目指した。細胞の分離選抜技術に関しては,これまでの水力学的濾過を用いた分離手法に加えて,大量処理を行うための水平方向ピンチドフローフラクショネーション法や,デッドエンド型あるいは薄層平板型の細胞トラップアレイデバイスを提案・開発・改良し,それらの分離精度および処理量の向上を実証した。また細胞の配列化については,昨年度に引き続き,拡張部と狭隘部を交互に多数連結した微細流路構造を用いる手法をテストした。しかしながら,高粘度の溶液との親和性の低さや,高い圧力損失などにおいて問題があり,結果として十分なパフォーマンスが得られなかったため,多層ノズル構造を用いた層流系による配列(フォーカシング)技術を適用した。そしてこの配列プロセスを,コラーゲンチューブの内腔に細胞を導入するための3次元組織化プロセスと連結したシステムを開発したところ,直径100ミクロン程度のコラーゲンチューブの内腔に細胞(肝細胞)を配置することができた。培養を行うことによって線形の組織体を形成でき,高い生存率を維持していること,平面培養と比較して同程度以上の機能が発現していること,などを確認することができた。これらに加えて,流路内における肝細胞の潅流培養技術,コラーゲン微粒子を用いた初代肝細胞の3次元組織化,多段階の溶液交換を実現する細胞プロセッサー,などに関する研究も副次的に実証し,生体組織工学に関連する技術だけでなく,広く細胞操作一般に適用可能な基盤技術を提案することもできた。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2019

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] Laborless, Automated Microfluidic Tandem Cell Processor for Visualizing Intracellular Molecules of Mammalian Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Mu Tinglin、Toyoda Hajime、Kimura Yuki、Yamada Masumi、Utoh Rie、Umeno Daisuke、Seki Minoru
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 92 ページ: 2580~2588

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.9b04288

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced Immunoadsorption on Imprinted Polymeric Microstructures with Nanoengineered Surface Topography for Lateral Flow Immunoassay Systems2019

    • 著者名/発表者名
      Aoyama Shuhei、Monden Kenji、Akiyama Yuto、Yamada Masumi、Seki Minoru
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 91 ページ: 13377~13382

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.9b03454

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrodynamic Microparticle Separation Mechanism Using Three-Dimensional Flow Profiles in Dual-Depth and Asymmetric Lattice-Shaped Microchannel Networks2019

    • 著者名/発表者名
      Yanai Takuma、Ouchi Takatomo、Yamada Masumi、Seki Minoru
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 10 ページ: 425~425

    • DOI

      10.3390/mi10060425

    • 査読あり
  • [雑誌論文] One-Step Formation of Microporous Hydrogel Sponges Encapsulating Living Cells by Utilizing Bicontinuous Dispersion of Aqueous Polymer Solutions2019

    • 著者名/発表者名
      Hori Aruto、Watabe Yuki、Yamada Masumi、Yajima Yuya、Utoh Rie、Seki Minoru
    • 雑誌名

      ACS Applied Bio Materials

      巻: 2 ページ: 2237~2245

    • DOI

      10.1021/acsabm.9b00194

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Composite PDMS-based in situ Patterning of Collagen Microgels for Perfusion Cell Culture Microsystems2019

    • 著者名/発表者名
      Misaki Kato, Mayu Fukushi, Masumi Yamada, Rie Utoh, and Minoru Seki
    • 雑誌名

      Proceedings of the 23rd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2019)

      巻: 1 ページ: 282-283

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vertical Slit-fractionation: High-throughput Particle/cell Separation2019

    • 著者名/発表者名
      Naotaka Jin, Jumpei Yamamoto, Masumi Yamada, Kazuki Iijima, Koji Katayama, and Minoru Seki
    • 雑誌名

      Proceedings of the 23rd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2019)

      巻: 1 ページ: 606-607

    • 査読あり
  • [学会発表] Polyion-Induced Production of Fragmented Collagen Microfibers for 3D Cell Cultivation2019

    • 著者名/発表者名
      Keigo Yamanaka, Sakiko Enomoto, Akihiro Morita, Aruto Hori, Rie Utoh, Masumi Yamada, and Minoru Sek
    • 学会等名
      2nd G'L'owing Polymer Symposium in KANTO (GPS-K 2019), Tokyo University of Science Katushika Campus, Tokyo, Japan
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Collagen Microparticles on Formation of Three Dimensional Composite Tissue Models of Primary Hepatocytes2019

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Morita, Rie Utoh, Masumi Yamada, and Minoru Seki
    • 学会等名
      The 30th 2019 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS 2019), Nagoya, Japan
    • 国際学会
  • [学会発表] Vertical Slit-fractionation: High-throughput Particle/cell Separation2019

    • 著者名/発表者名
      Naotaka Jin, Jumpei Yamamoto, Masumi Yamada, Kazuki Iijima, Koji Katayama and Minoru Seki
    • 学会等名
      The 23rd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2019), Congress Center Basel, Basel, Switzerland
    • 国際学会
  • [学会発表] Composite PDMS-based in situ Patterning of Collagen Microgels for Perfusion Cell Culture Microsystems2019

    • 著者名/発表者名
      Misaki Kato, Mayu Fukushi, Masumi Yamada, Rie Utoh, and Minoru Seki
    • 学会等名
      The 23rd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2019), Congress Center Basel, Basel, Switzerland
    • 国際学会
  • [学会発表] Microengineering of Collagen Hydrogels Integrated into Microfluidic Devices for Perfusion Culture of Mammalian Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Misaki Kato, Mayu Fukushi, Masumi Yamada, Rie Utoh, and Minoru Seki
    • 学会等名
      18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering congress(APCChE2019), Sapporo Convention Center, Sapporo, Japa
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Highly Efficient Cell Staining System via Multistep Carrier-Medium Exchange2019

    • 著者名/発表者名
      Tinglin Mu, Hajime Toyoda, Masumi Yamada, Rie Utoh, Minoru Seki
    • 学会等名
      The 14th Asian Congress on Biotechnology (ACB2019), Tamsui Township near Taipei city, Taiwan
    • 国際学会
  • [学会発表] ゲル化剤含有マイクロピラー構造を用いた細胞包埋コラーゲンゲルの微細加工2019

    • 著者名/発表者名
      加藤美咲,堀 有音,山田真澄,鵜頭理恵,関 実
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第40回研究会,アクトシティ浜松
  • [学会発表] マイクロノズル統合型流体デバイスを用いた細胞導入コラーゲンチューブの作製2019

    • 著者名/発表者名
      佐伯琴音,榎本紗希子,矢嶋祐也,鵜頭理恵,山田真澄,関 実
    • 学会等名
      第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム,アクトシティ浜松
  • [学会発表] コラーゲンチューブ培養法による肝細胞微小線形オルガノイドの作製2019

    • 著者名/発表者名
      佐伯琴音,榎本紗希子,矢嶋祐也,鵜頭理恵,山田真澄,関 実
    • 学会等名
      第71回日本生物工学会大会,岡山大学津島キャンパス
  • [学会発表] 断片化コラーゲンマイクロファイバーを用いる3次元細胞培養系の開発2019

    • 著者名/発表者名
      山中啓吾,森田明寛,山田真澄,鵜頭理恵,関 実
    • 学会等名
      日本生物工学会 2019年度生物工学若手研究者の集い(若手会)夏のセミナー,琵琶湖白浜荘
  • [学会発表] 簡便なスケールアップを可能にするマイクロ流体スリット構造を用いた粒子分離2019

    • 著者名/発表者名
      神 尚孝,山本純平,山田真澄,飯島和樹,片山晃治,関 実
    • 学会等名
      化学工学会横浜大会,横浜国立大学
  • [学会発表] コラーゲン微粒子複合化による初代肝細胞のシート状3次元培養系2019

    • 著者名/発表者名
      森田明寛,鵜頭理恵,矢嶋祐也,山田真澄,関 実
    • 学会等名
      第26回HAB研究機構学術年会,昭和大学 上條記念館
  • [学会発表] 断片化コラーゲンマイクロファイバーの高効率作製法の開発とその応用2019

    • 著者名/発表者名
      山中 啓吾,森田 明寛,山田 真澄,鵜頭 理恵,関 実
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第39回研究会,金沢大学宝町・鶴間キャンパス

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公開日: 2021-01-27  

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