MEMS技術を用いたオンチップ細胞ネットワーク機能解析デバイスの開発

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本研究では,MEMS技術によって,単一細胞の機能解析や3次元空間に人為的に配置制御した複数の細胞郡の相互作用を解析するためのツールとして"オンチップ細胞ネットワーク機能解析デバイス"の開発を行うことを目的として実施した.得られた成果をまとめると以下のとおりである.1. マイクロ空間細胞配列デバイスの開発1) 厚膜ネガ型フォトレジスト(SU-8)のドライフィルム(膜厚25m)を用いることで,直径5〜10μm程度の垂直性(下面直径/上面直径=0.86)の高いピラー構造を作製し,細胞を任意の空間に配列するためのデバイスを開発した.また,疎水性であるSU-8に対してO_2プラズマによる親水化処理(接触角:10°以下)を行うことで,細胞を模擬したポリマー微粒子(粒径11μm)の捕獲性能が大幅に向上することを示した.2) 親水化処理を施したデバイスへの微粒子配列実験を行い,滴下する懸濁液の全量と微粒子の濃度の影響を定量的に明らかにした.最適条件下では,約75%の捕獲率を実現した.2. 細胞ネットワーク機能解析1) 作製したデバイスを用いて,HeLa細胞(ヒト由来癌細胞)の播種を行った結果,実際の細胞においてもピラーアレイ構造内に捕獲が可能であることを示した.細胞を模擬したポリマー微粒子の捕獲実験と同様に滴下する細胞懸濁液の量と濃度が細胞の捕獲率に影響を与えることを定量的に明らかにした.2) 細胞ネットワーク機能の解析を目的とし,作製したデバイスを用いたHeLa細胞の培養実験を行った.48時間培養(37℃, 5%CO_2)後に,トリパンブルー染色によって生死判別を行った結果,HeLa細胞は単独で存在した場合でも生存可能であることがわかった.しかし,複数の細胞が接着した状態で存在した場合の方が,細胞の伸展が起こり易いことも明らかとなった.以上の結果から,本デバイスが細胞ネットワーク機能解析のための有力なツールとなり得ることを示した.