弾性体鋳型が誤差を自己補正する樹脂薄肉加工法の確立と、細胞解析デバイスへの応用

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本研究では、弾性体鋳型が変形によって寸法誤差を自己補正することにより熱可塑性樹脂の薄肉加工を可能とする技術を、段階を踏んで発展させ、任意の形状を成形し、望みの部分を薄肉加工できる技術として確立することを目的とする。まず、流路形状や断面が矩形の容器などのマイクロデバイスの基本的な構成要素の薄肉加工法の確立を行う。次に、得られた鋳型と成形物等のデータを基に、薄肉形状を有する任意の構造物を作製するための鋳型や加工プロセスのシミュレーション方法を策定する。また、アプリケーションとして、上記技術を用いて開発したデバイスの細胞解析への応用を行う。令和4年度は、薄肉な垂直部分を有する成形物作製のために、曲面を有する弾性体鋳型の作製に注力した。まず、変形した後に垂直面や水平面となるような曲面を有する弾性体鋳型の作製のために、3Dプリンターで曲面を有するマスター鋳型の作製を行った。光造形3Dプリンターで作製したマスター鋳型に弾性体材料としてPDMSエラストマーを注型して熱硬化したところ、PDMSの硬化不良が起きてしまった。そこで、マスター鋳型の後処理を検討したところ、2次光硬化とエタノールによる洗浄に加えて加熱を行うことで、PDMSの硬化不良を抑制することができた。また、これまでに成形方法を確立している10 μm程度の極薄い底面を有するマルチウェルプレートと光活性化細胞捕捉剤を用いて1細胞パターニングを行い、論文として報告した(S. Yamahira. et al. J. Am. Chem. Soc. 2022, 144(29), 13154-13162)。本論文では、極薄いウェルの底面を介して、ウェルプレートの裏側に密着したフォトマスクから光のパターンをウェルの底面に照射することで、ウェル底面の光活性化細胞捕捉剤表面に細胞一つサイズの精緻なパターンを露光することが可能であった。