空間光制御による3次元マルチ細胞操作・計測システムの開発

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本研究では、3次元マルチ光マニピュレーション技術とマイクロ流体制御技術を融合し、複数の細胞を自在に配置・固定する「3次元マルチ細胞操作システム」を構築する。さらに、本システムを用いて、心筋細胞と3次元微細構造を組み合わせたバイオマイクロポンプの開発をめざしている。本年度は、細胞株の1種であるP19.CL6を分化させて、自律的に拍動する心筋細胞を得るための実験条件を探索した。細胞の継代時期や分化誘導を引き起こすためのDMSOの濃度などを最適化し、分化誘導後3週間程度で拍動する心筋細胞を得るための実験条件を確立した。次に、2光子マイクロ光造形法を用いてドーム型チャンバーを造形した。さらに、光ピンセットに基づく細胞マニピュレーションシステムを用いて、未分化のP19.CL6細胞を作製したドームチャンバーの上面に配置・固定化する実験を行った。この際、細胞の初期位置を規定するために、微小なポール構造および外壁構造を形成し、チャンバー上面から細胞が流れ出ないようにチャンバー構造を改良した。今後は、チャンバー上に配置した細胞を分化させて、心筋細胞によって駆動するバイオマイクロポンプの試作を行う予定である。また、新しいマイクロ流体制御技術として、これまで我々が開発してきたスパイラルロータを複数用いたタンデム型マイクロポンプを開発した。このタンデムポンプは、空間光変調素子を用いた光駆動システムを用いて形成した複数焦点スポットによって2つのロータを同時駆動することによって液体の長距離輸送を可能とするポンプであり、バイオマイクロポンプへの溶液供給や細胞操作技術に利用可能である。