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2014 年度 実績報告書

ソノインジェクション法の実現に向けた光ピンセットの改良と細胞微小培養容器の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25560233
研究機関北海道大学

研究代表者

工藤 信樹  北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (30271638)

研究分担者 繁富 香織  北海道大学, その他の研究科, その他 (90431816)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードマイクロインジェクション / 超音波 / 微小気泡 / 光ピンセット / マイクロ流路
研究実績の概要

本研究では,細胞膜張力が生体に近い状態で細胞培養が可能な微小培養容器を開発し,実際にソノポレーション実験を行うことにより容器の有用性を確認することを目的とする.
◎光ピンセットの気泡捕捉能の改善 補足ビームの形状をラゲールガウシアン型からベッセル型に変更することにより水平方向への気泡補足力を約2倍に向上した.しかし,容器内での細胞伸展能を確保するために後述する表面の親和性を向上する処理を行ったところ,光ピンセットによる細胞と気泡の制御能が低下した.この点については今後の課題に残された.
◎マイクロ流路作製プロセスの立ち上げ フォトリソグラフィ技術を用いてマイクロ流路作製プロセスを立ち上げた.プロセスを利用して厚膜フォトマスクSU-8により微小培養容器を作成した.科研費購入したスピンコーターとナノテクプラットフォームで借用した露光装置を使用し,露光用マスクは外注で作製した.
◎微小容器の作製 深さ約40ミクロンで直径が20~2000ミクロンの範囲で変化する微小容器と,一定径(100ミクロン)の微小容器を作成した.当初の容器では10数時間の培養液浸漬により剥離が生じたため,微小容器の表面にパリレンコーティング,フィブロネクチンコーティングを行い,細胞親和性が高く1週間程度の細胞培養に耐えうる微小容器を実現した.径が一定の容器中に入る細胞数が異なる条件で細胞培養を行い,細胞数と細胞の伸展面積が相関することを確認した.
◎培養容器内でのソノポレーションの実現 容器内に培養した細胞に対してソノポレーションを行い,細胞膜に生じる損傷と修復の過程を蛍光顕微鏡により観察することに成功した.細胞の伸展面積や近接した壁の存在がソノポレーション効果に影響を与える傾向が見られたことから,開発した微小容器がソノポレーションの基礎研究に有用であることが確認できた.

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 4件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Optical methods for visualization of ultrasound fields2015

    • 著者名/発表者名
      Kudo N
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 54 ページ: 印刷中

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A simple technique for visualizing ultrasound fields without schlieren optics2015

    • 著者名/発表者名
      Kudo N
    • 雑誌名

      Ultrasound in Medicine and Biology

      巻: 41 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1016/j.ultrasmedbio.2015.03.004

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effects of cell culture scaffold stiffness on cell membrane damage induced by sonoporation (論文賞受賞)2014

    • 著者名/発表者名
      Kudo N and Kinoshita Y
    • 雑誌名

      Journal of Medical Ultrasonics

      巻: 41 ページ: 411-420

    • DOI

      10.1007/s10396-014-0531-2

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ソノポレーションにおける導入効率向上法検討のための微小培養ウェルの開発と評価2014

    • 著者名/発表者名
      白幡 陽,繁富(栗林)香織,工藤信樹
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 114(514) ページ: 19-23

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ソノポレーションにおける2気泡間相互作用を用いた細胞損傷の制御2014

    • 著者名/発表者名
      工藤祐也,工藤信樹
    • 雑誌名

      日本超音波医学会基礎技術研究会資料

      巻: 2014(4) ページ: 40-45

  • [雑誌論文] 培養足場層の硬さが微小気泡のふるまいとソノポレーション効果に与える影響2014

    • 著者名/発表者名
      工藤 光,工藤信樹
    • 雑誌名

      日本超音波医学会基礎技術研究会資料

      巻: 2014(3) ページ: 22-25

  • [学会発表] Microbubbles and Sonoporation (Keynote lecture)2015

    • 著者名/発表者名
      Kudo N
    • 学会等名
      The University of Hong Kong, Spring School-Frontier Advances in Biomedical Ultrasound
    • 発表場所
      Hong Kong, China
    • 年月日
      2015-04-29 – 2015-04-30
    • 招待講演
  • [学会発表] Optical Characterization of Therapeutic Ultrasound Fields (Keynote lecture)2015

    • 著者名/発表者名
      Kudo N
    • 学会等名
      The University of Hong Kong, Spring School-Frontier Advances in Biomedical Ultrasound
    • 発表場所
      Hong Kong, China
    • 年月日
      2015-04-29 – 2015-04-30
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞培養足場層の硬さがソノポレーションにおける気泡と細胞のダイナミクスに与える影響2015

    • 著者名/発表者名
      工藤信樹
    • 学会等名
      平成26年度第4回超音波分子診断治療研究会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2015-03-07
  • [学会発表] 画像差分シュリーレン法を用いた超音波診断装置音場の可視化と定量化2015

    • 著者名/発表者名
      関根大輝,工藤信樹
    • 学会等名
      平成26年度第4回超音波分子診断治療研究会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2015-03-07
  • [学会発表] 位置制御した気泡と細胞の相互作用の高速度観察(招待講演)2014

    • 著者名/発表者名
      工藤信樹
    • 学会等名
      日本ソノケミストリー学会第7回超音波とマイクロバブルの相互作用に関するシンポジウム
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-12-19
    • 招待講演
  • [学会発表] 光学的手法による超音波音場の可視化(招待講演)2014

    • 著者名/発表者名
      工藤信樹
    • 学会等名
      第35回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-12-03 – 2014-12-05
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞膜への微小気泡接着による細胞膜損傷率向上の可能性(奨励賞)2014

    • 著者名/発表者名
      工藤 光,工藤信樹
    • 学会等名
      第13回日本超音波治療研究会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2014-11-15
  • [学会発表] ソノポレーションにおける2気泡間相互作用を用いた細胞損傷の制御2014

    • 著者名/発表者名
      工藤祐也,工藤信樹
    • 学会等名
      第13回日本超音波治療研究会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2014-11-15
  • [学会発表] Study on visualization of ultrasound fields generated inside a cell culture dish2014

    • 著者名/発表者名
      Kudo N, Sekine D, and Sumiyoshi K
    • 学会等名
      12th School on Acousto-Optics and Applications
    • 発表場所
      Druskininkai, Lithuania
    • 年月日
      2014-06-29 – 2014-07-03
  • [図書] 乳腺ソナゾイド造影超音波診断ガイドブック2015

    • 著者名/発表者名
      工藤信樹
    • 総ページ数
      印刷中
    • 出版者
      南江堂
  • [図書] 微小気泡の最新技術2014

    • 著者名/発表者名
      工藤信樹
    • 総ページ数
      324
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス

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公開日: 2016-06-01  

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