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

利用空间光控制开发 3D 多细胞操纵和测量系统

• 批准号: 20034018
• 负责人: 丸尾 昭二
• 金额: $ 4.61万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20034018/
• 关键词: マイクロ光造形; 心筋細胞; バイオマイクロポンプ

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。

In this study, we constructed a three-dimensional cellular manipulation system based on the fusion of three dimensional cellular manipulation techniques and fluid manipulation techniques. In addition, the development of this technology is also very important. This year, we explored the conditions for differentiation and self-regulation of P19.CL6 cell line. The concentration of DMSO was optimized during the induction period, and the optimal conditions were established during the induction period. Second, the 2-photon optical modeling method is used to model the structure. In addition, the cells of P19.CL6 cells were prepared by the method of immobilization. At this time, the initial position of the cell is specified, the micro-structure is formed, and the upper surface of the cell is improved. In the future, the cell differentiation process and the cardiac muscle cell differentiation process will be determined. New fluid control technologies are being developed for multiple applications. The use of spatial light modulators in the formation of multiple focal points and simultaneous movement of liquid over long distances is possible through the use of solution supply and cell manipulation techniques.

项目成果

ラゲールガウスビームを用いたマイクロ構造体の光駆動

使用拉盖尔高斯光束对微结构进行光学驱动

• 发表时间: 2009
• 作者: 斉藤洋平;丸尾昭二
• 通讯作者: 丸尾昭二

Optically driven micropump with a twin spiral microrotor

• DOI: 10.1364/oe.17.018525
• 发表时间: 2009-10-21
• 期刊: OPTICS EXPRESS
• 影响因子: 3.8
• 作者: Maruo, Shoji;Takaura, Akira;Saito, Yohei
• 通讯作者: Saito, Yohei

Magnetically driven micropump produced by microstereolithography with ferrite nanoparticle composite photopolymer

采用铁氧体纳米粒子复合光聚合物通过微立体光刻技术生产的磁驱动微型泵

• 发表时间: 2008
• 作者: S. Malmo;T. Saeki;Y. Kanazawa and Y. Ichiyanagi
• 通讯作者: Y. Kanazawa and Y. Ichiyanagi

A viscous micropump using a spinning microrotor driven by a Laguerre-Gaussian beam

使用由拉盖尔高斯光束驱动的旋转微转子的粘性微泵

• 发表时间: 2009
• 作者: S.Maruo;Y.Saito
• 通讯作者: Y.Saito

ラゲールガウスビームを用いた光マニピュレーション

使用拉盖尔高斯光束进行光学操纵

• 发表时间: 2008
• 作者: 斉藤洋平;丸尾昭二
• 通讯作者: 丸尾昭二