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2023 年度 実施状況報告書

ナノ空間極小液滴操作による1分子化学処理法の開発とサイトカイン1分子分析への応用

研究課題

研究課題/領域番号 21K18161
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

嘉副 裕  慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (20600919)

研究分担者 吉崎 歩  東京大学, 医学部附属病院, 特任准教授 (40530415)
研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2025-03-31
キーワードナノ流体工学 / ナノ流路 / 液滴 / 1分子
研究実績の概要

ナノ空間の流体工学の進展により、化学分析の可算個分子レベルへの超微量化が実現しつつある。しかし、試料分子数が限定されても、空間の微小化の単なる延長では流体工学の極限である分子1個の輸送・化学処理とこれにより初めて実現する1分子分析には到達できない。本研究では、独自技術によりナノ流路で体積aL-fLの液滴を生成して、統計力学の原理により液滴中に試料分子1個を閉じ込め個数の単位で配列・輸送、更に液滴の合一により1分子を衝突・反応させる方法論とこれを用いた分析法を創成し、病変部の表皮角化細胞、涙液、汗などに含まれるサイトカイン分析に応用することを目的とする。研究項目A)液滴連続生成・輸送・合一のためのナノ流体デバイスの開発、研究項目B)液滴を利用した1分子配列、輸送、反応操作の検証、研究項目C)1分子分析の検証に取り組む。
2023年度は、研究項目Bに取り組んだ。2022年度に開発したナノ流路におけるaL液滴生成・1分子輸送法、及び油水界面ラプラス圧を活用した液滴への流体導入法を用いて1分子化学反応の検証に取り組んだ。連続生成した液滴に蛍光溶液を導入することで、液滴内での混合操作の検証に成功した。一方、液滴に導入される溶液の体積に大きなばらつきがあることが判った。そこで、1分子化学反応のための試薬導入の流体操作について再検討を進めた。次年度は、この再検討にもとづき1分子化学反応の検証に取り組み、1分子分析に向けた検討を進める。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

2023年度はaL液滴を用いた1分子化学反応を検証する計画であったが、2022年度に開発した液滴への流体導入操作における導入体積に大きなばらつきがあることが判り、液滴への試薬導入・混合には成功したものの、1分子化学反応には至らなかったため。

今後の研究の推進方策

2022年度に開発した流体導入操作について、方法論を見直し、1分子化学反応に再度取り組む。また、1分子分析に向けた蛍光1分子検出システムの感度向上等の基礎検討にも取り組む。

次年度使用額が生じた理由

2023年度に、1分子分析に向けて蛍光1分子検出システムの感度向上に取り組む予定であったが、その前段階である1分子化学反応の検証において問題が生じ、進捗に遅れが生じた。そこで、蛍光1分子検出システムの感動向上に必要な光学部品や検出器については、2024年度に実験による基礎検討を行ったうえで購入することとした。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Hydrophobic and oleophobic nanopillars reduce viscous drag in slit nanofluidic channels2023

    • 著者名/発表者名
      Kensuke Mino, Yutaka Kazoe
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 123 ページ: 071602

    • DOI

      10.1063/5.0160451

    • 査読あり
  • [学会発表] ガラスの弾性変形を用いたナノ流路開閉バルブの集積化に向けた水圧駆動アクチュエータの開発2023

    • 著者名/発表者名
      杉田昌平, 小山瑞歩, 嘉副裕
    • 学会等名
      日本機械学会第14回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • [学会発表] Development of a sampling method for single nanoparticles utilizing hierarchical nanofluidic channels2023

    • 著者名/発表者名
      Rina Kakiuchi, Yutaka Kazoe
    • 学会等名
      The 16th IEEE International Conference on Nano/Molecular Medicine & Engineering (IEEE-NANOMED 2023)
    • 国際学会
  • [図書] Nanofluidic technologies for drug screening and drug delivery, in “Nano- and Microfabrication Techniques in Drug Delivery” Ed. Dimitrious Lamprou2023

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Kazoe, Kenji Sueyoshi, Sakikam Seetasang, Yan Xu
    • 総ページ数
      54
    • 出版者
      Springer Cham
  • [備考] 熱流体工学研究室

    • URL

      http://www.tfe.sd.keio.ac.jp/

  • [備考] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/read0137087

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公開日: 2024-12-25  

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