Development of a method for single molecule observation of three-dimensional cultured cells for high-precision molecular targeted drug discovery

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本研究の目的は，立体培養細胞の広範囲1分子観察を実現するマイクロ流路デバイスを開発することである．従来の１分子観察手法では，観察範囲がスライドガラス近傍のみに限定される．そこで，水圧駆動ソフトアクチュエータを使用し，マイクロ流路内にセンサを設置することなく観察位置とスライドガラスへの押し付け力を制御する．デバイス開発のため，水圧アクチュエータの設計，水圧アクチュエータの作製・評価，立体培養細胞の回転可能範囲・回転角度制御・力センシング能力の評価を行う．また，立体培養細胞の広範囲一分子観察性能の評価を行うことで，開発したデバイスの有効性を確認する．立体培養細胞表面の広範囲一分子観察を実現するために，①水圧アクチュエータの設計，② 水圧アクチュエータの作製・評価，③立体培養細胞の回転可能範囲・回転角度制御・力センシング能力の評価，④立体培養細胞の広範囲一分子観察性能の評価を行う必要がある．当初，1年目には①から②に取り組む予定であったが，出産に伴う半年間の休業期間があったため，①のみに取り組んだ．①水圧アクチュエータの設計立体培養細胞の位置制御を行うための水圧アクチュエータを設計した．8個の水圧駆動アクチュエータを放射状に配置し，対向するアクチュエータを動作させることで，すり鉢状のポケットに配置した立体培養細胞を回転させることを目標とした．細胞へのダメージを防ぐため，細胞を底面に接触させる力を制御する．水圧駆動アクチュエータの内圧と体積の関係から外力を推定することで，マイクロ流路内にセンサを設置せずに力制御が可能となり，観察や細胞培養前の滅菌が容易となる．水圧アクチュエータの駆動に必要な圧力および細胞にダメージを与えない押し付け力を調査し，水圧アクチュエータの概要を決定した．