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機能性磁気センサの細胞内操作と局所環境計測

功能性磁传感器的细胞内操纵和局部环境测量

基本信息

批准号：
14F04800
负责人：
新井史人
金额：
$ 1.09万
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：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14F04800/
关键词：
ナノ・マイクロメカトロニクス

项目摘要

磁場で操作可能な細胞内局所環境センサとして，300 nm及び750 nmの表面にアミノ基を有しかつ内部に磁性体が導入されたポリスチレン微粒子を基材とする磁性微粒子を用い，温度感受性の蛍光色素の一つであるFITCを表面に修飾してナノ温度センサを作製した．ナノ温度センサへの波長1064 nmの近赤外レーザの照射時のレーザ強度と温度上昇の関係を解析的及び実験的に調査した結果，レーザ強度と温度上昇の間には比例関係があり，300 nmのセンサでは約1℃/mW，750 nmのセンサでは約2.5℃/mWとなることを明らかにした．作製したナノ温度センサを，細胞膜を蛍光色素で修飾した犬の腎臓細胞（MDCK細胞）の細胞膜上に固定後レーザを照射した結果，センサ内部の磁性微粒子が発熱し，細胞膜を溶解することで細胞内に導入された．細胞内のセンサは三次元共焦点蛍光観察により確認した．以上より，任意のナノ温度センサを選択的かつ高速な細胞内導入に成功した．細胞内導入に要する時間はレーザの強度の依存し，28 mWのレーザ強度において，750 nmのセンサでは1秒未満，300 nmのセンサでは2秒未満でほぼ100%の細胞導入が可能であった．また，ビーズを導入した細胞の生死判別を行ったところ，300 nmのセンサにおいては28 mWのレーザ出力ではほぼ100%の細胞が生存したが，750 nmのセンサではレーザ出力の増加と共に細胞の生存率が低下することが確認された．以上のことより，低侵襲かつ高速な細胞導入の条件を明らかにした．

The magnetic field can be operated in the intracellular environment, such as 300 nm and 750 nm. The surface of the magnetic particles can be modified by FITC, and the temperature of the magnetic particles can be controlled by FITC. The relationship between radiation intensity and temperature rise during irradiation at the wavelength of 1064 nm and near infrared radiation at the wavelength of 1064 nm was analyzed and investigated. The results showed that the relationship between radiation intensity and temperature rise was proportional. The radiation intensity at 300 nm was about 1℃/mW, and that at 750 nm was about 2.5℃/mW. When the cell membrane is fixed on the cell membrane of MDCK cells, the magnetic particles inside the cells are heated and the cell membrane is dissolved, and the cells are introduced into the cells. Intracellular fluorescence detection of three-dimensional confocal point is confirmed. The above mentioned, arbitrary temperature setting, selection of high-speed intracellular introduction success. The time required for intracellular induction depends on the intensity of the radiation. At 28 mW, 100% of cellular induction is possible at 750 nm in 1 second and at 300 nm in 2 seconds. The cell survival rate was determined by the increase in the cell survival rate at 300 nm and the increase in the cell survival rate at 750 nm. The conditions for cell introduction with low invasion and high speed are clear.