ガラスチップに集積したミクロ生化学分析実験システムの構築と単一細胞生化学

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11794006
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 山崎 素直 東京大学, 大学院・農学生命化学研究科, 教授 (00011982)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中尾 政之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90242007) ; 庄子 習一 早稲田大学, 理工学部, 教授 (00171017) ; 北森 武彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60214821) ; 渡慶次 学 財団法人 神奈川科学技術アカデミー, インテクレーテッドケミストリープロジェクト, 研究員 (60311437) ; 木村 博子 順天堂大学, 医学部, 講師 (00053299)
• Keywords: 集積化化学実験室 / マイクロチップ / マイクロ・トータル・アナリシス・システム / イオン対抽出 / 免疫分析

Research Abstract

本年度は、神奈川科学技術アカデミーの研究開発プロジェクトと連携し、生物化学実験、生物化学分析をマイクロチップ上で実現するために必要不可欠な要素技術の開発として、溶媒抽出の集積化、また生化学分析素子開発の一例として、免疫分析素子の開発を行った。
溶媒抽出の集積化においては、幅250ミクロン深さ100ミクロンのマイクロチャネル中において、カプリコートを利用したフェナントロリン誘導体-鉄イオン錯体のイオン対抽出を検討した。その結果、抽出に必要な時間は約45秒となり、250ミクロン幅のマイクロチャネルにおける分子拡散時間にほぼ一致した。これは分液漏斗を用いた通常の溶媒抽出に必要な時間と比較して、1桁以上短縮されたことに相当する。このような高速分子輸送の実現は、今後の複雑な分離操作・化学操作の集積化において極めて重要な役割を果たす。
免疫分析素子の開発においては、ガラスチップ内の微小空間に反応固相を導入することにより、独自の集積化免疫分析システムの構築を試みた。マイクロタイタープレートとマイクロチップを用いた場合の応答プロファイルを比較した結果、チップ内で免疫反応を行った場合、反応速度が著しく向上し、通常15時間程度必要であった反応がわずか10分程度で終了することが明らかになった。これは分子拡散距離が短くなり、さらに反応領域における体積あたりの反応固相表面積が増大したために、反応効率及び反応速度が向上したものと考えられる。この結果は、従来数日を要していた血液検査などの時間を大幅に短縮できることにつながり、将来の実用化が期待できるものである。
以上の成果は、いずれも米国化学会のAnalytical Chemistry誌に報告した。

Research Products

• [Publications] K. Sato et al.: "Integration of an Immunosorbent Assay System : Analysis of Secretory Human Immunoglobulin A on Polystyrene Beads in a Microchip"Analytical Chemistry. (in press). (2000)
• [Publications] M. Tokeshi et al.: "Integration of a Microextraction System on a Glass Chip : Ion-Pair Solvent Extraction of Fe (II) with 4,7-Diphenyl-1, 10-phenanthrolindisulfonic Acid and tri-n-octylmethylammonium Chloride"Analytical Chemistry. (in press). (2000)