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

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．

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．