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MEMS技術を用いた一分子・生体単一細胞の評価デバイスの製作と医用応用

使用MEMS技术的单分子/生物单细胞评估装置的制造和医学应用

基本信息

批准号：
05F05290
负责人：
金範ジュン
金额：
$ 1.54万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、半導体微細加工技術で作るマイクロ構造の中で、個別の細胞を物理的に操作し、生体単一細胞を可視化、観測すると同時に化学、電気、機械特性を評価することである。マイクロ流体構造の上に製作した機能的マイクロ構成要素を用いて複雑な化学と生物学上の分析を行なうことができる総合システムの開発を行った。昨年度は、細胞の変形と電気的特性の関係を調べるために細胞の濾過用のマイクロチャンネルと単一細胞の電気的特性の測定用のツインマイクロカンチレバーアレイを持つ新しいデバイスを設計した。そのマイクロ構造や計測用のカンチレバーの製作を行い、試作デバイスの実装と信号入力回路の集積化を実現した。今年は、半導体微細加工技術を用いて、細胞質の中にDNA,タンパク質、その他の分子を入れる単一細胞の高効率エレクトロポレーション(電気穿孔法)用マイクロチップを開発した。従来の手法としては、ガラスキャピラリーを用いるマイクロインジェクション、細胞に電界を印加して膜に一時的な穿孔を生じさせるエレクトロポレーションやリポソーム等が用いられている。従来の方法では、一度に大量に処理を施すことが出来、設備も簡単で、DNAを直接導入できることが利点であるが、導入効率が悪いし、電圧などの条件設定が難しいのが欠点である。特に、大量の細胞に高い電圧をかけると、細胞への損害が高く効率も低い。また、細胞への遺伝子導入の後も細胞の選別に時間がかかる。そして、細胞への損害を抑える低い電圧を用いて単一細胞のレベルにおいて膨大な種類の微量サンプルを高効率かつハイスループットでエレクトロポレーションを行うことを実現するマイクロチップを製作し、Gene Transferの実験に成功した。

The purpose of this study is to evaluate the chemical, electrical and mechanical properties of individual cells, physical manipulation, visualization and measurement of individual cells in semiconductor microfabrication technology. The development of fluid structures and their functional components can be carried out by chemical and biological analysis. In the past year, the relationship between the shape and electrical characteristics of cells has been adjusted, and the design of the filter for cells has been improved. The construction of the test equipment and the integration of the signal input circuit are carried out. This year, semiconductor microfabrication technology has been developed with high efficiency for DNA, DNA, and other molecules in the cytoplasm. In the future, there will be a variety of methods to be used, such as cell phone, etc. In the past, a large number of treatments were carried out, equipment was simplified, DNA was directly introduced, and the introduction rate was high. The conditions for voltage were difficult to set. In particular, a large number of cells are exposed to high voltage, and cell damage is high and low. The time of cell selection after introduction of the gene into the cell is different. In addition, the Gene Transfer process was successfully completed by using low voltage to suppress cell damage and high efficiency to increase the number of cells in the cell.

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

生体単一細胞の測定用のMEMSデバイスの開発

开发用于测量生物单细胞的MEMS装置

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
電気学会論文誌E Vol. 126・No. 3
影响因子：
0
作者：
趙永學;高間信行;山本貴富喜;藤井輝夫;金範じゅん
通讯作者：
金範じゅん

Development of microfluidic device for electrical/physical characterization of single cell

DOI：
10.1109/jmems.2005.863738
发表时间：
2006-04-01
期刊：
JOURNAL OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS
影响因子：
2.7
作者：
Cho, YH;Yamamoto, T;Kim, B
通讯作者：
Kim, B

A silicon-based single cell electroporation microchip for gene transfer

用于基因转移的硅基单细胞电穿孔微芯片

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Proceedings of 2006 International Conference on Microtechnologies in Medicine and Biology (MMB2006)
影响因子：
0
作者：
Younghak Cho;Bruno Le Pioufle;Nobuyuki Takama;Beomjoon Kim
通讯作者：
Beomjoon Kim

MEMS-based Bio-chip for the Characterization of Single Red Blood Cell

用于表征单个红细胞的基于 MEMS 的生物芯片