Development of concentration and collection method for exosome using wedge shaped 3D microchannel

利用楔形 3D 微通道开发外泌体浓缩和收集方法

• 批准号: 22K14709
• 负责人: 森岡 和大
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tokyo University of Pharmacy and Life Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14709/
• 关键词: 楔形3Dマイクロチャネル; マイクロ流体デバイス; 3Dプリンティング; 粒子分離; 粒子捕捉; 楔型3Dマイクロチャネル; エクソソーム

本研究は，楔形3Dマイクロチャネルを利用してナノメートルサイズのエクソソームをサイズ別に分離・濃縮する技術を開発することを目的としている．本年度は，エクソソームをサイズ別に分ける前の基礎検討として，楔形3Dマイクロチャネルの作製法を開発し，このマイクロチャネルを用いた蛍光粒子のサイズ分離を行った．当初の予定では，マイクロ流路を流れる粒子挙動の数値流体解析を行い，最適化した条件で流路を設計・作製する予定であったが，3Dマイクロチャネルの作製法が思いのほか早く確立できたため，いくつか形状の異なるマイクロチャネルを作製し，粒子分離に利用できるかを実験的に評価した．実験では，まず光造形式3Dプリンターで作製した構造体を用いたポリジメチルシロキサン（PDMS）製3Dマイクロチャネルの作製法を開発した．この手法は，転写用構造体の材料として市販の3Dプリント樹脂をそのまま使用でき，3Dプリント後の鋳型の追露光や追加熱処理を必要としないことから，操作工程が少なく容易にマイクロチャネルを作製できる．この方法を用いて，直線型およびスパイラル型の楔形3Dマイクロチャネルを作製し，粒子分離を検討した．その結果，1) 直線型マイクロチャネルは，下流方向に進むにつれてチャネル深さが浅くなる傾斜構造を有しており，大きさの異なる粒子（粒子径：10-90 um）をサイズ別に流路内に捕捉できる，2) スパイラル型マイクロチャネルは，チャネルの内側から外側にかけてチャネルが深くなる傾斜構造を有しており，流量や傾斜角度を変化させることで流れる粒子（粒子径：6-20 um）を分離・回収できることが明らかとなった．本研究で得られた成果は，楔形3Dマイクロチャネルが粒子分離に利用できることを示唆しており，今後はマイクロチャネルをダウンスケール化して，ナノサイズの粒子分離を検討していく．

This study aims to develop a technology for separation and concentration of wedge 3D crystals by using the wedge 3D crystals. This year, the basic research on the separation of light particles in the wedge 3D model was developed. In the process of analyzing the numerical value of particle motion in the flow path, optimizing the flow path design and operation, the method of 3D flow path generation is established as soon as possible, and the shape of particle separation is evaluated. In fact, a manufacturing method for 3D microchips made of Polymericel Sirokisan (PDMS) has been developed to use photo-fabricated 3D laminates to manufacture structures. This method is to use the commercially available 3D resin as the material for the structure for writing, to expose the 3D resin after the 3D resin is formed, and to additionally heat treat the 3D resin, so that the operation engineering is easier to manufacture. This method is applied to the study of particle separation in the linear wedge 3D model. The results are as follows: 1) Straight line type particles, downward direction, shallow inclined structure, large inclined structure, different particles (Particle diameter: 10-90 um) Separate flow path from capture, 2) Separate flow path from capture, 2 The results of this study are as follows: wedge 3D particle separation and particle separation can be used in the future, and particle separation can be used in the future.