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2022 年度 実績報告書

「決定論的超並列単一細胞加工技術」の創成によるバイオ3Dプリンティングの革新

研究課題

研究課題/領域番号 20K20961
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

永井 萌土  豊橋技術科学大学, エレクトロニクス先端融合研究所, 教授 (00580557)

研究分担者 沼野 利佳  豊橋技術科学大学, エレクトロニクス先端融合研究所, 教授 (30462716)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2023-03-31
キーワード超並列単一細胞操作 / 決定論的加工 / ペリスタポンプ / 外骨格
研究実績の概要

生体外で緻密な多細胞組織を超並列で10の6乗個形成できれば,十分な細胞間相互作用により生体内の状態を再現し,腫瘍や臓器の生命現象を効率的に調査できる。組織構築には,バイオインクとヒト細胞(直径約15μm)の懸濁液を吐出し,硬化後に細胞を成熟させる。従来のバイオ3Dプリンティングの配置は,トレードオフが存在し,高い並列処理数と細胞個数の制御性は両立できなかった。並列ノズルにしても,確率論的な配置となり,個数と距離を厳密に規定できず,細胞間相互作用の安定した再現が困難であり,変革が望まれていた。そこで本研究では,申請者の有する細胞操作技術,微細加工技術をベースに,構造を知能化・2Dアレイ化するアイデアにより,原理を刷新する。決定論的な細胞加工へと飛躍させ,細胞間相互作用の安定した再現を行う。決定論的超並列(10の6乗個)単一細胞加工技術の4工程(A)単一細胞分離,(B)ゲル被覆,(C)ピペットへの充填・吐出,(D)位置固定を創成することを目指した。
前年度にペリスタポンプを搭載し,被覆用チャンバを独立させたピペットアレイを新たに開発した。これには吸引・吐出口,細胞用流路,空圧バルブを有した多層構造の形成を利用した。捕獲や吐出性能は,基板間相互作用が影響を与えることが分かった。そこで本年度はピペットに外骨格と3軸リニアステージを設けて,治具での固定、吐出用の溶液へ移動を可能となるようにした。またこのことにより,z軸方向の距離の制御を可能とし,ピペットとシャーレとの距離すなわち基板間相互作用による影響を調査した。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 学会発表 (2件) 備考 (1件)

  • [学会発表] 基板間相互作用を考慮したマイクロピペットアレイによる 単一細胞操作技術の開発2023

    • 著者名/発表者名
      川名絃太,宅和宏樹,岡本俊哉,柴田隆行,永井萌土
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2023 in Nagoya
  • [学会発表] 単一細胞を並列操作するペリスタポンプ一体型マイクロピペットアレイの開発2022

    • 著者名/発表者名
      宅和 宏樹, 川名 絃太, 岡本 俊哉, 柴田 隆行, 永井 萌土
    • 学会等名
      第13回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • [備考] 豊橋技術科学大学 ハイスループットマイクロ・ナノ工学研究室

    • URL

      https://hmn.me.tut.ac.jp/

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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