細胞のマルチパラメータを高速に計測する新原理セルソーターへの挑戦

本研究では,バイオ分野における単一細胞の化学的,物理的,電気的な特性を一度にオンチップで計測することを目的としている.細胞や組織には自身の機能に対し化学的,物理的な性質を持っており,それらは折りたたまれた膜や特殊な接続部や組織からなる複雑な構造をしている.この複雑な構造が細胞の性質にとって特殊な役割をもっていると予想されており,それらの局在化は特に重要な意味を持っている.これまで単一細胞診断において,硬さや接着性等の物理的性質,細胞膜電位等の電気的性質,吸収や蛍光等の化学的性質は研究されてきた.これらの技術はがん診断のための細胞の硬さ計測など,細胞の状態についての重要な情報を提供するものである.一方,上記技術には高い処理能力が求められているのも事実である.今回の新しいアプローチは,マイクロ流体チップを利用して動物細胞アレイのハイスループット処理及び解析を提供するものである.本年度は以下の点について研究を行った.【サブテーマ1】細胞の硬さセンシング:マイクロチップ内を流れる細胞に対し,1Hzオーダーの速さで駆動できるピエゾアクチュエータを用いて外部からチップを押しつぶして変形を加え,その時の様子を下部に設置した顕微鏡で観察する方式を考案した.マイクロチップを押しつぶすための機構について設計を行った.また,実際に機械加工によって部品を作製し,正常に動作することを確認した.【サブテーマ2】細胞の電気特性センシング:流路底面に電極を形成し,電圧を加えることで,入出力関係から電気的なインピーダンス特性を推定する方法を確立した.流路中を流れる微粒子をリアルタイムかつ連続的に検出できることを確認した.【サブテーマ3】細胞の化学的特性センシング:画像処理を用いてリアルタイムに細胞や細胞の中の組織を検出する技術を確立した.各テーマの機能を統合したシステム開発を行い,全体の評価と改良を行った.

本研究では,バイオ分野における単一細胞の化学的,物理的,電気的な特性を一度にオンチップで計測することを目的としている.細胞や組織には自身の機能に対し化学的,物理的な性質を持っており,それらは折りたたまれた膜や特殊な接続部や組織からなる複雑な構造をしている.この複雑な構造が細胞の性質にとって特殊な役割をもっていると予想されており,それらの局在化は特に重要な意味を持っている.これまで単一細胞診断において,硬さや接着性等の物理的性質,細胞膜電位等の電気的性質,吸収や蛍光等の化学的性質は研究されてきた.これらの技術はがん診断のための細胞の硬さ計測など,細胞の状態についての重要な情報を提供するものである.一方,上記技術には高い処理能力が求められているのも事実である.今回の新しいアプローチは,マイクロ流体チップを利用して動物細胞アレイのハイスループット処理及び解析を提供するものである.本年度は以下の点について研究を行った.【サブテーマ1】細胞の硬さセンシング:マイクロチップ内を流れる細胞に対し,1Hzオーダーの速さで駆動できるピエゾアクチュエータを用いて外部からチップを押しつぶして変形を加え,その時の様子を下部に設置した顕微鏡で観察する方式を考案した.マイクロチップを押しつぶすための機構について設計を行った.また,実際に機械加工によって部品を作製し,正常に動作することを確認した.【サブテーマ2】細胞の電気特性センシング:流路底面に電極を形成し,電圧を加えることで,入出力関係から電気的なインピーダンス特性を推定する方法を確立した.流路中を流れる微粒子をリアルタイムかつ連続的に検出できることを確認した.【サブテーマ3】細胞の化学的特性センシング:画像処理を用いてリアルタイムに細胞や細胞の中の組織を検出する技術を確立した.各テーマの機能を統合したシステム開発を行い,全体の評価と改良を行った.