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2022 年度 実績報告書

光操作ナノ工具を用いた1細胞・1分子機械加工プラットフォームの実現

研究課題

研究課題/領域番号 20H02118
研究機関香川大学

研究代表者

寺尾 京平  香川大学, 創造工学部, 准教授 (80467448)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードナノ加工 / 1細胞解析 / 1分子計測 / 生体分子加工 / マイクロ流体デバイス
研究実績の概要

本研究は、細胞・分子機械加工を達成するため、2つの構成要素からなるプラットフォームを実現する。一つはA)光操作型ナノ工具であり、もう一つは加工する場である加工テーブルに相当するB)マイクロ流体ワークテーブルである。半導体微細加工技術によってナノメートルサイズの微小構造体を作製し、表面に様々な酵素・抗体を固定することで「ナノ工具」を実現する。このナノ工具は光操作するためのハンドル部と、加工するための反応部から成る。集光レーザーによりハンドル部をトラップ(光ピンセット)することで、溶液中で位置や姿勢を自在に操作できる。反応部に接触した生体分子はその位置でピンポイントに酵素が触媒する化学反応により加工される。もしくは、抗体により構造体に固定化される。
マイクロ流体ワークテーブルは、顕微鏡ステージに設置され、加工に必要な工具と細胞を収容し、細胞を所定の位置に搬送・配置する機能を持つ。2つの構成要素の本年度の具体的な研究開発実績を以下に示す。
A) 光操作型ナノ工具:ナノ工具の高度化に向けて金電極パターンの形成手法を考案しプロセス開発を行った。
B) マイクロ流体ワークテーブル:本デバイスはマイクロ流路の中に、ナノ工具を収容する工具ストックチャンバー、細胞配置アレイ構造と加工エリア、溶液導入ポートを有している。本年度は、前年度に開発したキャピラリーを利用した簡易な回収機構を用いて細胞組立を実証し、数日間の長時間観察を実現した。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] Microfluidic device for differentiation induction of iPS cells derived embryoid bodies with local chemical stimulation2023

    • 著者名/発表者名
      Kusunoki Naoto、Konagaya Shuhei、Nishida Mitsunori、Sato Shigehiro、Takao Hidekuni、Shimokawa Fusao、Terao Kyohei
    • 雑誌名

      Electronics and Communications in Japan

      巻: 106 ページ: e12393

    • DOI

      10.1002/ecj.12393

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optically driven microtools with an antibody‐immobilised surface for on‐site cell assembly2023

    • 著者名/発表者名
      Mori Shuntaro、Ito Takumi、Takao Hidekuni、Shimokawa Fusao、Terao Kyohei
    • 雑誌名

      IET Nanobiotechnology

      巻: Online Version ページ: 1

    • DOI

      10.1049/nbt2.12114

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Microfluidic Device for Differentiation Induction of iPS Cells-derived Embryoid Bodies with Local Chemical Stimulation2022

    • 著者名/発表者名
      Kusunoki Naoto、Konagaya Shuhei、Nishida Mitsunori、Sato Shigehiro、Takao Hidekuni、Shimokawa Fusao、Terao Kyohei
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines

      巻: 142 ページ: 310~315

    • DOI

      10.1541/ieejsmas.142.310

    • 査読あり
  • [学会発表] Spatial Dissection of Fixed Tissue Slices Using Si Blade Array Device2022

    • 著者名/発表者名
      K. Ueta, H. Takao, F. Shimokawa, F. Miura, K. Terao
    • 学会等名
      35th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Through-Hole Type Nanoblade Array for Single Cell Dissection2022

    • 著者名/発表者名
      K. Ninomiya, R. Inoue, H. Takao, F. Shimokawa, K. Terao
    • 学会等名
      35th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Three-dimensional nanofabrication with UV lithography of SU-8 for optically-driven microtools2022

    • 著者名/発表者名
      K. Tano, M. Harada, H. Takao, F. Shimokawa, K. Terao
    • 学会等名
      35th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Microfluidic Device for Parallel Chemical Stimulation to Local Area of Single Cell Surfaces2022

    • 著者名/発表者名
      R. Nakamura, H. Takao, F. Shimokawa, K. Hirano, K. Terao
    • 学会等名
      35th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Microfluidic device for local differentiation induction of iPS cells-derived embryoid bodies2022

    • 著者名/発表者名
      N. Kusunoki, S. Konagaya, M. Nishida, S. Sato, H. Takao, F. Shimokawa, K. Terao
    • 学会等名
      26th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Facile Fabrication of Two-Dimentional Micronozzle Array Using Skew-Positioned Wires as a Mold2022

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, K. Terao
    • 学会等名
      26th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] iPS細胞胚様体の局所刺激による分化誘導を目指したマイクロデバイスの開発2022

    • 著者名/発表者名
      楠直人, 小長谷周平, 豊田太郎, 西田光徳, 佐藤成弘, 高尾英邦, 下川房男, 寺尾京平
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] 敗血症の病態解明を目指した腎微小環境解析マイクロ流体実験システムの開発2022

    • 著者名/発表者名
      荒木佑弥, 小山哲哉, 高尾秀邦, 下川房男, 中野大介, 寺尾京平
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] 血中がん細胞解析に向けた3次元毛細血管狭窄部モデルの開発2022

    • 著者名/発表者名
      青野航汰, 白神吉洋, 高尾英邦, 下川房男, 寺尾京平
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] 抗体修飾光駆動ツールとマイクロ流体デバイスを用いた1 細胞組立プラットフォームの開発2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤拓海, 森駿太郎, 高尾英邦, 下川房男, 寺尾京平
    • 学会等名
      化学とマイクロナノシステム学会第46回研究会
  • [学会発表] マイクロ流路を利用した薬剤応答面積依存性の定量解析法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      中村瑠太, 高尾英邦, 下川房男, 平野勝也, 寺尾京平
    • 学会等名
      化学とマイクロナノシステム学会第46回研究会
  • [学会発表] iPS 細胞胚様体内の細胞間相互作用評価に向けた局所薬剤刺激デバイスの開発2022

    • 著者名/発表者名
      楠直人, 小長谷周平, 豊田太郎, 西田光徳, 佐藤成弘, 高尾英邦, 下川房男, 寺尾京平
    • 学会等名
      化学とマイクロナノシステム学会第46回研究会
  • [学会発表] 血中がん細胞動態解析に向けた3 次元毛細血管狭窄部モデルの開発2022

    • 著者名/発表者名
      青野航汰, 白神吉洋, 高尾英邦, 下川房男, 寺尾京平
    • 学会等名
      化学とマイクロナノシステム学会第46回研究会
  • [学会発表] SU-8 ナノ加工を用いた単一細胞情報取得のための超微細構造物の開発2022

    • 著者名/発表者名
      多納圭祐, 原田雅彦, 高尾英邦, 下川房男, 寺尾京平
    • 学会等名
      化学とマイクロナノシステム学会第46回研究会
  • [学会発表] 敗血症の病態解明を目指した腎微小環境解析マイクロ流体実験システムの開発2022

    • 著者名/発表者名
      荒木佑弥, 小山哲哉, 高尾秀邦, 下川房男, 中野大介, 寺尾京平
    • 学会等名
      化学とマイクロナノシステム学会第46回研究会
  • [学会発表] iPS 細胞の効率的分化誘導を目指した微小溶液環境可変デバイスの開発2022

    • 著者名/発表者名
      深井大暉, 米田将太, 高尾英邦, 下川房男, 寺尾京平
    • 学会等名
      化学とマイクロナノシステム学会第46回研究会
  • [学会発表] 細胞分割のための貫通孔型ナノブレードアレイの開発2022

    • 著者名/発表者名
      仁宮滉太, 井上遼太郎, 高尾英邦, 下川房男, 寺尾京平
    • 学会等名
      令和4 年度電気・電子・情報関係学会四国支部連合大会
  • [学会発表] マイクロ流路と接続したin vitro 微小血管構造の形成2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤義純, 高尾英邦, 下川房男, 寺尾京平
    • 学会等名
      令和4 年度電気・電子・情報関係学会四国支部連合大会

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公開日: 2023-12-25  

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