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2018 年度 実施状況報告書

次世代医療技術に貢献するスターラーレス電界撹拌技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K06105
研究機関秋田県産業技術センター

研究代表者

中村 竜太  秋田県産業技術センター, 先進プロセス開発部, 主任研究員 (00634213)

研究分担者 赤上 陽一  秋田県産業技術センター, その他部局等, 所長 (00373217)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード撹拌 / 電界 / 電界撹拌 / 電界撹拌技術 / シャーレ / 細胞培養 / 培養細胞 / ヒト培養細胞
研究実績の概要

本年度は、前年度に引き続き3次元撹拌と2次元回転を融合させた撹拌を実現するための最適容器設計及び電極形状、電界印加方法の検討を行った。
昨年度は電界撹拌が可能となる容器を独自に設計し、プラスチック成型によって製作し、閉鎖系で撹拌が行えるようにするため銅プレート電極をインサートした容器の蓋も製作していた。さらに、スイッチング回路によって、任意の電極部に電圧を印加できるPCで制御可能な高電圧スイッチング装置を開発した。このシス テムによって電圧を印加する部位が右回り又は左回りに回転するように切り替えを行うことが可能となった。
しかし、今後の再現性、簡便性、汎用性を考慮しすると、市販のシャーレ、さらにはスイッチング回路を用いない方法で、3次元撹拌と2次元回転を融合させた撹拌を可能にさせるセットアップ、条件を今年度は検討した。まず、細胞培養はシャーレを恒温、恒CO2濃度のインキュベーションチャンバー内で行うため、比較的コンパクトな電界撹拌セットアップを構築した。その後、数社で市販されているシャーレを用いて電界撹拌が行える条件検討を行なった。
今年度からヒト女性由来の培養細胞であるHeLa細胞の培養系を構築し、電界撹拌技術を生きた細胞に導入する実験を行った。生きたヒト培養細胞に対して、48時間以上電界撹拌を行い、その後の細胞の様子を観察し、さらに死細胞の割合の増減を調べた。この実験の結果から、電界撹拌によって、培養細胞が大きな影響を受ける可能性が低いということが見出された。また、細胞培養工程へ導入する前に、まず電界撹拌技術をヒト培養細胞の免疫染色系に導入した。結果として、ヒト培養細胞の染色においても、電界撹拌技術を用いることによって染色時間を短縮することが可能であることを確認した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

インキュベーションチャンバー内で行うため、比較的コンパクトな電界撹拌セットアップを構築した。その後、数社で市販されているシャーレを用いて電界撹拌が行える条件検討を行ないことができた。さらに、細胞培養環境を構築させ、来年度から本格的に、細胞培養工程に電界撹拌の導入実験を行える体制を整えることができたため。

今後の研究の推進方策

来年度は、本年度再開発した電界撹拌セットアップ、市販のシャーレを用いて、液滴に上下の振動だけでなく、回転運動を生じさせ、効率よい撹拌を可能とした淀みの無い撹拌を実現するため、 電場条件における液滴挙動をマクロ的・ミクロ的視点から解析し、電場条件による挙動のメカニズムを究明し、最適電界条件の検討を行う。さらに、細胞培養工程へ電界撹拌を導入し、静置培養状態と比較する。

次年度使用額が生じた理由

今年度は予算のうち旅費をあまり使用しなかったためである。来年度は対外発表や技術調査のために有意義に使用していきたい。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 電界撹拌技術を用いた抗原抗体反応の迅速メカニズムの解明2019

    • 著者名/発表者名
      中村竜太、久住孝幸、大久保義真、南條 博、南谷佳弘、赤上陽一
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 85 ページ: 208-212

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 電界非接触撹拌技術を応用した迅速免疫組織化学染色装置における液滴蒸散予防の工夫2018

    • 著者名/発表者名
      星野 育, 今井 一博, 中村 竜太, 斎藤 芳太郎, 藤嶋 悟志, 栗原 伸泰, 若松 由貴, 斎藤 元, 寺田 かおり, 佐藤 雄亮, 本山 悟, 南條 博, 赤上 陽一, 南谷 佳弘
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 84 ページ: 383-387

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 中村竜太、大久保義真、久住孝幸、南條博、南谷佳弘、赤上陽一2019

    • 著者名/発表者名
      電界撹拌技術を用いた酵素免疫測定法の迅速化技術の開発(第四報)~マイクロウェルプレート間における電界撹拌均一化のための最適電界印加方法の検討~
    • 学会等名
      2019年度精密工学会春季大会
  • [学会発表] 大久保義真、中村竜太、久住孝幸、赤上陽一2019

    • 著者名/発表者名
      電界撹拌技術を用いた電気穿孔法の開発(第一報)~電界撹拌のヒト培養細胞における検討~
    • 学会等名
      2019年度精密工学会春季大会
  • [学会発表] 中村竜太,大久保義真,久住孝幸,赤上陽一,林秀洋,小松国夫,南條博,南谷佳弘2018

    • 著者名/発表者名
      電界撹拌技術を用いた酵素免疫測定法の迅速化技術の開発(第三報)~電界撹拌用マイクロプレートの開発と分子標的薬検出用迅速ELISAについて~
    • 学会等名
      2018年度精密工学会秋季大会学術講演会
  • [産業財産権] 電界撹拌を利用した透析・浸透方法、及び透析・浸透装置2019

    • 発明者名
      秋田県、秋田大学、セルスペクト
    • 権利者名
      秋田県、秋田大学、セルスペクト
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-015579

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公開日: 2019-12-27  

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