オンチップ微小液滴電気穿孔を可視化するマイクロ反応場の数値解析と実験による検証

点击翻译按钮获取中文摘要

2021年度までのオンチップ微小液滴電気穿孔法では、直流電源を用いていたため、電極で電気分解が起こっていた。それが原因で、マイクロ流路内で気泡が発生したり、電極が溶出したり、帯電性細胞物質が電極に付着したりするなど、電気穿孔に不都合な現象が起こる問題があった。そのため、2022年度からは直流電源に替えて交流電源を用いるようにし、かつ微小液滴を生成しないフロースルー型電気穿孔法へ移行している。これにより、電気穿孔後の細胞回収も効率的に行えるようになった。上記の方針変更によって、当研究課題が受ける影響は軽微である。引き続き、電圧印加時の細胞膜電位分布を計算し、膜電位により膜電子透過化が起こる現象の計算を試みる。当方らの数値解析は、膜穿孔状態の経時変化が考慮に入っていないために膜電位計算がうまくいっていない。そのため、非定常の膜穿孔現象によって膜の導電性が変化する様子を計算条件に反映しなければならない。理化学研究所のMahmoudら（Analytical Chemistry, 2020）は、この問題を解決していると考えられるが、彼らの発表論文には、その数値解析手法について詳しく書かれていなかった。今後も計算手法の調査を継続する。2022年度から研究されているフロースルー型電気穿孔については、以前のオンチップ微小液滴電気穿孔でも課題であった、一つの液滴に複数の細胞が入ってしまう現象が、さらに大きな課題となっている。約40μmの電極間に複数の細胞が塊で入ってしまうと、計画通りの電圧印加が行われないため、電気穿孔の未達成が起こると考えている。本研究室では、細胞をマイクロビーズで模擬し、細胞塊を分断する流路構造を実験と数値解析により調査する計画である。そのため、2022年度はマイクロデバイス流動実験観察装置を構成した。PDMS流路の外注には約50万円かかるため、代替策を考えている。