Absolute Quantification by Extended-nano Fluidic Device

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本年度は、昨年度に開発したfLメスピペット・フラスコを組み込んだ単一生細胞タンパク分析デバイスの開発に取り組んだ。そのためには単一生細胞タンパク分析を構成する11の化学操作（単一細胞の分離、刺激、細胞上清の定容、分取、抗原抗体反応、洗浄、酵素反応、検出など）を一つのデバイス上に集積して動作させるシステム化の方法論が必要である。具体的には①幅深さ数100 nmの拡張ナノ流路表面へ複数機能の付与②流路ネットワーク上でのpL-fLの溶液の流体操作法が必要になる。まず、拡張ナノ流路表面への機能付与に取り組んだ。従来は活性化した拡張ナノ流路表面に修飾剤を流すことで機能付与を行う。本研究では部分選択的な機能付与のために、修飾剤の導入時に空気または溶媒を導入することで流路内に気液・液液界面を作成し、修飾剤の到達範囲を制限する方法を考案・検討した。結果、拡張ナノ流路表面に親水性・疎水性・分子捕捉・非特異吸着防止の4種の機能の部分選択的付与に成功した。次に流体操作法を検討した。多数の化学プロセスを１つのデバイス上に集積化すると試薬供給のための流路が必要になり、流路は分岐を含む複雑なネットワークを形成する。定量分析のためにはこの流路ネットワーク上で微量な試料を損失なく運搬する流体操作法が必要になる。通常用いられる圧力駆動による流体操作を用いても流路の分岐部における流れの方向制御ができないため試料の損失が起こる。そこで、気液界面の形成と圧力駆動により流れの方向を制御する流体操作法を考案・検討した。結果、気液界面における圧力バランスの維持に必要な新たな設計指針を見出し、単一生細胞タンパク分析の11の化学操作の流体操作に成功した。最後に、本デバイスを用いてB細胞株(Raji)1細胞が刺激に応答して放出するサイトカインIL-6の定量に成功し、単一生細胞タンパク分析デバイスの動作検証に初めて成功した。