マイクロ流路と抗体による個別細胞の高密度整列固定システム

本研究が目指す集積化バイオマイクロシステムは、格子状に配列されたナノホールにより何千もの細胞を2次元の平面上に高密度に吸引配列し、集積化されたマイクロ電極を通じて電圧パルスを印加することで、細胞膜上に可逆的・瞬間的に穴を開け、遺伝子や化学物質等を効率良く注入するシステムである。本年度研究の成果は以下のとおりである。・シリコン結晶のエッチング速度が面方位依存性を持つ物理現象を応用し、V型溝を基板表面・裏面から作製し、直交点において自己整列的にナノホールアレイを作製する新技術を開発した。・このことにより、吸引用微小孔の大きさが一般的な細胞の大きさ(2μm)に比較してきわめて大き(5μm)かった従来の問題を解決し、微小孔の最小直径500ナノメートルを達成した。・金電極とホールアレイを持つ高密度配列デバイス(最終形)を歩留まり良く作製することに成功した。・最終形デバイスによる細胞の吸引実験を行い、良好な結果を得た。・電界印加実験を行い、蛍光色素を細胞群に同時並列注入する実験を試みた。・結果、75%の細胞において電界パルス印加による注入に成功し、注入後も生命活動を行なうことを確認した。・正常に電界注入が行なわれた細胞と、死滅した細胞とを見分ける方法論を実証した。

本研究が目指す集積化バイオマイクロシステムは、格子状に配列されたナノホールにより何千もの細胞を2次元の平面上に高密度に吸引配列し、集積化されたマイクロ電極を通じて電圧パルスを印加することで、細胞膜上に可逆的・瞬間的に穴を開け、遺伝子や化学物質等を効率良く注入するシステムである。本年度研究の成果は以下のとおりである。・シリコン結晶のエッチング速度が面方位依存性を持つ物理現象を応用し、V型溝を基板表面・裏面から作製し、直交点において自己整列的にナノホールアレイを作製する新技術を開発した。・このことにより、吸引用微小孔の大きさが一般的な細胞の大きさ(2μm)に比較してきわめて大き(5μm)かった従来の問題を解決し、微小孔の最小直径500ナノメートルを達成した。・金電極とホールアレイを持つ高密度配列デバイス(最終形)を歩留まり良く作製することに成功した。・最終形デバイスによる細胞の吸引実験を行い、良好な結果を得た。・電界印加実験を行い、蛍光色素を細胞群に同時並列注入する実験を試みた。・結果、75%の細胞において電界パルス印加による注入に成功し、注入後も生命活動を行なうことを確認した。・正常に電界注入が行なわれた細胞と、死滅した細胞とを見分ける方法論を実証した。