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

基本信息

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

项目摘要

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．

这项研究旨在开发一种技术，使用楔形的3D微通道将纳米尺寸的外泌体分开和浓缩纳米尺寸的外泌体。今年，作为一项基础研究，在将外泌体划分为大小之前，我们开发了一种创建楔形3D微通道的方法，并使用这些微通道将荧光颗粒的尺寸分开。最初的计划是对流过微流通道的粒子行为进行计算流体分析并设计并在优化条件下制造流通通道，但是由于建立了3D微通道的制造方法，因此建立了比预期的更快，我们创建了几种不同形状的微型通道，并通过实验进行了评估，是否可以用于粒子分离。在实验中，我们首先开发了一种使用Photozoid 3D打印机制成的结构来制造聚二甲基硅氧烷（PDMS）3D微通道的方法。该技术允许将市售的3D印刷树脂用作转移结构的材料，并且在3D打印后不需要光刻或额外的热处理，从而易于创建具有更少操作步骤的微通道。使用这种方法，制造了线性和螺旋型的楔形3D微通道，并研究了颗粒分离。结果表明，1）线性微通道具有倾斜的结构，使通道深度在下游进行时较浅，从而使不同尺寸的颗粒（颗粒直径：10-90 um）按大小捕获在流道中； 2）螺旋微通道具有倾斜的结构，使通道从通道内部到外部更深，并且可以通过不同的流速和倾斜角来分离流动的颗粒（颗粒直径：6-20 UM）。在这项研究中获得的结果表明，楔形3D微通道可用于颗粒分离，将来我们将通过缩小微通道来考虑纳米大小的粒子分离。