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2012 Fiscal Year Research-status Report

超効率バイオアッセイシステム開発のためのインクジェット技術の確立

Research Project

Project/Area Number 23658138
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

江前 敏晴  筑波大学, 生命環境系, 教授 (40203640)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 五十嵐 圭日子  東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (80345181)
Keywordsバイオアッセイ / インクジェット / 紙 / 培地 / バクテリア
Research Abstract

バクテリアの一例として遺伝子組み換え大腸菌の分散液を用い、試験用インクジェット印刷機を使ってシート状に成型した寒天培地上に印刷した。ピエゾ方式で吐出されるときのせん断力下でも大腸菌が生存し、2日後にどのドットでもコロニーの成長が確認された。
次にインクジェットで吐出される1滴あたりのバクテリアの数が一定になるかどうかを確認するために、バクテリアのモデルとして直径1μmのアクリルラテックスエマルションをインクジェット紙上に吐出し電子顕微鏡で観察して粒子数を数えた。粒子数は±10%程度の誤差に収まっていた。さらに、複数の生育環境条件を小面積で実現することに加え、操作性、印刷作業性、易廃棄性の向上のために、培地を保持する容器であるシャーレに代えて紙を使用できないかどうかを検討した。まず、ポリスチレン(高い疎水性)のトルエン溶液にろ紙を浸漬し乾燥させることにより全面を疎水化した。その上に培地エリアとなる5mm×7mmの矩形を配置したパターンをトルエンで印刷しエッチングを行った。トルエンは既に紙上にあるポリスチレンを溶解し、周囲部分に流し出すので矩形内は親水性に戻る。またトルエンに青色染料を溶解させておくことにより親水性部分を可視化することができた。培地水溶液をこの親水性エリアに印刷し、さらにその上にバクテリアをインクジェット印刷し、コロニー成長を観察することになるが、この段階はまだ手作業で行っている。培地水溶液をインクジェットプリンタで印刷できるように寒天を硫酸で加水分解し、粘度及びゲル化温度の調整を行っている。また、成長後のコロニーの面積など評価には、共焦点レーザー走査顕微鏡を使い、レーザーの波長を切り替えることにより識別して親水性のエリア、培地の分布をそれぞれマッピングできることに成功した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

寒天培地を紙基板の上に混ざることなく複数のエリアに分けて固定することが可能となった。これは紙基板上に親水性/疎水性エリアのパターンを作ることであるが、培地そのものも印刷によって形成する目標はまだ達成されていない部分である。これは寒天の処理(加水分解)によって粘度とゲル化のしやすさを制御することが途中段階ではあるもの見えてきたことからおおむね順調に進んでいると言える。最終的なコロニーの成長度合いの判定には共焦点レーザー走査顕微鏡を適用できることもわかったため、それらを組み合わることが次年度の課題となる。

Strategy for Future Research Activity

インクジェット印刷が行えるような寒天培地の調製法の検討を引き続き行い、適切な処理方法を確立すること、バクテリアを含む水分散液を調製し、インクジェットプリンタの別のカートリッジに充填して寒天培地上に印刷する技術を確立することを最低の目標として設定している。これに加え、数時間培養後のコロニーの成長を顕微鏡システムと画像処理技術を用いて行うための基礎的な実験を行う予定である。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

バクテリアを含む水分散液の調製と成長観察を行うためのインキュベータ関連の機器類の購入(物品費)、実際に実験を遂行する博士課程の学生に対する謝金(人件費・謝金)に主に充てる。

  • Research Products

    (10 results)

All 2013 Other

All Journal Article (2 results) Presentation (7 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 製紙及び印刷分野におけるグリーンマテリアルの展開2013

    • Author(s)
      江前敏晴
    • Journal Title

      日本接着学会誌

      Volume: Vol.49, No.4 Pages: 141-146

  • [Journal Article] ”印刷ペーパーエレクトロニクス:紙とインクジェットプリンターで作るマイクロ流体ヘルスケアチップ”2013

    • Author(s)
      前島健人, 江前敏晴, 磯貝明, 鈴木孝治, チッテリオ ダニエル
    • Journal Title

      機能紙研究会誌

      Volume: No. 51 Pages: 35-44

  • [Presentation] インクジェット印刷技術を用いた紙基板健康診断チップの開発

    • Author(s)
      前島健人, 磯貝明, 江前敏晴
    • Organizer
      第63回日本木材学会大会
    • Place of Presentation
      岩手大学(岩手県)
  • [Presentation] Novel paper-based applications built on fundamental paper technology in Japan

    • Author(s)
      Toshiharu Enomae, Tithimanan Srimongkon, Tunchira Bunyaphiphata, Kento Maejima
    • Organizer
      2012 International Symposium ON RESOURCE EFFICIENCY IN PULP AND PAPER TECHNOLOGY
    • Place of Presentation
      Bandung, Indonesia
  • [Presentation] Paper-based tools with fluidic channels patterned by ink jet printing

    • Author(s)
      Toshiharu Enomae, Tithimanan Srimongkon, Kento Maejima, Takuya Ishida, Kiyohiko Igarashi
    • Organizer
      The 4th International Symposium of IWoRS
    • Place of Presentation
      Makassar, INDONESIA
  • [Presentation] エマルション粒子及びバクテリアのインクジェットパターニング

    • Author(s)
      スリモンコン ティティマナン, 江前敏晴, 石田卓也 五十嵐圭日子
    • Organizer
      平成24年度繊維学会秋季研究発表会
    • Place of Presentation
      福井大学(福井県)
  • [Presentation] Ink-jet printing technology for stable arrangement of bacteria cells

    • Author(s)
      Tithimanan Srimongkon, Takuya Ishida, Kiyohiko Igarashi, Toshiharu Enomae
    • Organizer
      The 3rd Asian Symposium on Printing Technology
    • Place of Presentation
      Bangkok, Thailand
  • [Presentation] All Inkjet Printed “Lab-on-Paper”with Electrodes and Microchannels

    • Author(s)
      Kento Maejima,Toshiharu Enomae,Akira Isogai, Koji Suzuki, Daniel Citterio
    • Organizer
      DIGITALFABRICATION 2012, IS&T
    • Place of Presentation
      Quebec, Canada
  • [Presentation] Ink jet printing with emulsified particulates and bacterial cells aiming at electrochemical sensing device made of paper

    • Author(s)
      Tithimanan Srimongkon, Takuya Ishida, Kiyohiko Igarashi, Toshiharu Enomae
    • Organizer
      2012 International Conference on Flexible and Printed Electronics
    • Place of Presentation
      The Univ of Tokyo, Tokyo
  • [Remarks] 江前敏晴のホームページ

    • URL

      http://www.enomae.com/

URL: 

Published: 2014-07-24  

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