柔軟なガラス針を用いた脆弱な細胞のマニュピレートを可能にするマイクロハンドの開発

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本研究の目的は、珪藻類等の脆弱な微小物体のマニピュレーションを可能にするマイクロハンドを開発することである。マイクロハンドは、物体を把持するガラス針2本と各ガラス針を動かす2組の3自由度ステージからなり、倒立顕微鏡下で操作する。研究成果を以下に示す。1. 脆弱な物体を扱うには、ガラス針を細く柔軟にして把持力を抑える必要がある。そこで、太いガラス針を熱して細く引き延ばすプラーを用い、2段引き法によりガラス針を作成した。作成条件を変えて針の形状を調整し、直径約10μm以下の領域が先端から約50μmの針a、250μmの針b、500μmの針cを作成した。2. 高さ調整用の手動ステージ1個と水平移動用の自動ステージ2個からなる3自由度ステージを2組製作し、それらにガラス針を取り付けてマイクロハンドを構成した。ガラス針と物体が同じ高さになるよう手動ステージを調整した後、コンピュータ制御された自動ステージを動かして物体を把持する。ガラス針を水平に近い角度で取り付けることで、従来必要だった針先の曲げ加工をせずとも物体との接触部を広くとることができた。3. 針a、b、cを用いて珪藻を把持運搬する実験を行った。珪藻を破損または取り落とした場合を失敗として20回実験した結果、針aで成功3失敗17、針bで成功16失敗4、針cで成功20失敗0となった。針aではしなりが見られず、針の間隔が数μm変化すると失敗となった。一方、針b、cではそれぞれ最大25度、50度のしなり角を生じ、針の間隔や力の方向が変化しても柔軟に変形したため成功率が大幅に向上した。また、シャーレ底面に接触しても針が破損しないため、物体と底面の隙間に針を差し込んで下から力を加え、物体を回転させることも可能となった。本研究の成果により脆弱な微小物体のマニュピレーションが可能となり、バイオ分野の進展に大いに貢献するものと期待できる。