単一細胞解析のためのセミクローズド・システム創製と応用に関する研究

单细胞分析半封闭系统的创建及应用研究

• 批准号: 10J08644
• 负责人: 竹内 大
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J08644/
• 关键词: 光電子デバイス; マイクロ流体デバイス; マイクロポンプ; 細胞操作; 感熱応答性ポリマー; 単一細胞解析; プローブデバイス; 細胞把持; マイクロマニピュレーション

本研究では,我々が提案しているセミクローズド・システムによる単一細胞解析システムの構築を最終目的としている.今年度前半は,アメリカカリフォルニア大学ロサンゼルス校においてOptoelectronic Reconfigurable Microchanne1(OERM)を用いたマイクロポンプの作製を行った.OERMは光電子効果を用いて光を照射した部分にのみ局所的にジュール熱を発生させることができるデバイスである.凍らせた溶液をこのジュール熱によって溶かすことにより,光のパターンに応じて再構成可能なマイクロチャネルのパターンを作り出すことができる.この固液相変化時に発生する体積変化を用いることでポンピング圧力を発生させることに成功し,シリンジポンプ等外部のアクチュエータを用いることなくマイクロチャネル内の溶液を駆動させることを実現した.今年度後半は,名古屋大学において生体外での3次元細胞構造の作製に関する研究を行った.近年のES細胞やiPS細胞の発見に伴い,再生医療が大きな注目を集めている.しかしながら,生体外で作製できる組織は現在のところ細胞シートや直径200ミクロン以下の細胞塊がほとんどであり,まだ生体内組織との差は大きい.そこで,本研究ではセミクローズド・システム内で実現できる新たな3次元細胞構造の作製方法として感熱応答性ポリマー溶液のヒステリシス特性に着目をした.これは,感熱応答性ポリマー溶液が一度ゲル化すると温度が下がってもゾルに戻りにくいという特性である.この特性を用いることで,感熱応答性ゲルの構造物をマイクロヒータが切られた後も保持できるようになる.実験により感熱応答性ゲルシートの3次元組立に成功し,本提案手法が3次元細胞構造作製において有用であることを示した.これまでの研究成果は学術雑誌としてJournal of Micro-Bio Robotics(vol.8,pp.53-64)及び日本ロボット学会誌(vol.31,pp.275-282)に掲載され,国際会議IEEE International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science(MHS2012),国内学会日本ロボット学会第30回記念学術講演会において発表し,公表に努めた.

This study is aimed at the ultimate goal of constructing a single cell analysis system. In the first half of this year, Optoelectronic Reconfigurable Microchannel 1(OERM) was used to produce photoelectron effects.OERM photoelectron effects were produced by irradiation with light. The cold solution is hot, the light is hot, and the light is hot. The solid-liquid phase is generated in the middle of the volume, and the pressure is generated in the middle of the volume. In the second half of this year, Nagoya University conducted research on the mechanism of three-dimensional cell structure in vitro. In recent years, ES cells and iPS cells have been developed, and regenerative medicine has attracted great attention. In vitro tissue is present in cells with diameters below 200 cm. In vivo tissue is present in cells with diameters below 200 cm. In this study, we developed a new method for manufacturing three-dimensional cellular structures and the properties of thermosensitive solutions. The temperature of the solution is different from that of the heat sensitive solution. This property is used in the heat sensitive structure. The proposed method is useful in the construction of three-dimensional cellular structures. The results of this research were published in the Journal of Micro-Bio Robotics(vol.8, pp. 53 -64) and Journal of the Japan Institute of Robotics (vol.31, pp. 275 -282), IEEE International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science(MHS2012), and the 30th Memorial Lecture of the Japan Institute of Robotics of the National Institute of Robotics.

项目成果

感熱ゲルを用いたマイクロオブジェクト把持プローブの作製及び応用

热敏凝胶微型物体抓取探针的制备及应用

• 发表时间: 2011
• 作者: 竹内大;中島正博;小嶋勝;福田敏男
• 通讯作者: 福田敏男

Fabrication of Thermoresponsive Gel Blocks using Hysteresis for Cell Assembly

利用细胞组装滞后现象制造热敏凝胶块

• 发表时间: 2012
• 作者: Masaru Takeuchi;Masahiro Nakajima;Hiroaka Tajima;Toshio Fukuda
• 通讯作者: Toshio Fukuda

Handling of Micro Objects using Phase Transition of Thermoresponsive Polymer

利用热响应聚合物的相变处理微型物体

• DOI: 10.1007/s12213-013-0060-x
• 发表时间: 2013
• 期刊: Journal of Micro-Bio Robotics
• 影响因子: 2.3
• 作者: Masaru Takeuchi;Masahiro Nakajima;Masaru Kojima;Toshio Fukuda
• 通讯作者: Toshio Fukuda

感熱応答性ポリマーのヒステリシス特性を用いたマイクロ構造体の作製

利用热响应聚合物的滞后特性制造微结构

• 发表时间: 2012
• 作者: 竹内大;中島正博;田島寛隆;福田敏男
• 通讯作者: 福田敏男

感熱応答性ポリマーを用いた微小物操作のためのプローブ型装置

使用热响应聚合物操纵微小物体的探针式装置

• 发表时间: 2010