Development of ultra-sensitive high-throughput single cell elemental analysis system and creation of single cell metallomics

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初年度はまず，飛行時間型質量分析装置の選定と購入を行ったが，その納品が3月になったため，既存の四重極型のICP質量分析装置をベースにして，2年度目以降のための基礎検討を実施した。まず，ドロップレット試料導入装置の分析精度の評価を行った。現在のところ，元素の濃度や絶対量が保証された細胞の標準試料が存在しないため，人工のマイクロ粒子を擬似的な細胞標準物質として用いる事を考え，粒子の選定と分析実験を行った。磁性ラテックス粒子を選定し，一粒子中の鉄の質量信号強度を測定して装置由来のばらつきの評価を行った結果，ドロプレットICP質量分析装置由来の相対標準偏差は約39％であると評価した。次に，単一細胞中の微量元素を高感度に分析する事を目的として，プラズマへの導入前にドロプレットの溶媒を除去する装置を開発した。従来の脱溶媒装置はヒーター加熱による高温を用いていたため，細胞が破裂して質量信号が分離し，信号のSN比が低下するという問題があった。そこで，ドロプレット試料中の細胞破裂を防ぎつつ高速に脱溶媒を行うため，赤外線を用いた脱溶媒装置の開発を行った。550 Wの赤外線ランプ出力では，150 Hzで射出されたドロプレットの脱溶媒を完了できることを蛍光顕微鏡で確認した。このとき，石英ガラス管内のキャリアガス温度は70℃程度であり，ガスを100℃以上に加熱することなくドロプレットの溶媒を気化除去できること示した。目的の細胞を含んだドロプレットだけをセルソータで選定してプラズマ中に導入する事で，開発した赤外線脱溶媒装置の最高速である540Hzでの単一細胞分析が可能になる事を示した。この他，計画に記載した，細胞の前処理法や，プラズマ強度の変調についても多数の実験と検討を実施し，単一細胞分析に向けた基礎を確立した。さらに，次年度に購入を計画しているセルソータ付きフローサイトメーターの選定を行った。