超ハイスループットスクリーニングのための3次元集積化マイクロ化学システムの提案

本研究は、主に化学操作（混合やろ過など）を高密度集積した遠心力制御型ディスクとマイクロ波化学の融合による創薬プラットフォームの開発である。さらに薬理評価のためにスクリーニング（細胞検査）ディスクを集積することで、高い反応速度・収率での並列合成とそれらスクリーニング操作が一括で可能な集積化マイクロ化学システムを実現することを目的としている。2022年度は、1. マイクロ波（MW）加熱チップの高効率・高機能化と化学合成への応用、2. 化学操作集積のための微細加工プロセスの開発とその高精度化、3. MW照射中軟X線分析システムの開発、を行った。1. 本研究課題申請時に報告しているMW加熱チップ（マイクロ流路内をマイクロ波加熱するためのチップサイズ導波路）を改良し、マイクロ波の共振と流路の最適化設計により、マイクロ流路内の溶媒の高温加熱を実現した。また並列加熱を行うために、単一導波路内での多流路加熱構造を開発し評価した。さらに、これらのデバイスを用いて、金属ナノ粒子や金属錯体等の化学合成に成功した。2. 高アスペクト比（線幅/高さの比）な金属柱で構成されるMW加熱チップは、既存の微細加工法での試作や化学操作の統合が困難であった。この課題を解決するため、以下3つのプロセスを開発した。1)3Dプリンタによる金型の作製とモールド加工、2) リソグラフィとPMMA部品接合による金型の作製、3) X線リソグラフィによるパターンの直接形成。また放射光による材料分析により、微細加工の高精度化に成功した。3. 軟X線分析とMW加熱チップを組み合わせた分析システムを開発し、マイクロ波の特異効果解明に向けた新たな分析手法を確立した。以上の研究成果をまとめ、3件の国内学会および2件の国際学会で発表を行った。また、連名著者として2本発表した。さらに現在、筆頭著者として3本投稿している。

本研究は、主に化学操作（混合やろ過など）を高密度集積した遠心力制御型ディスクとマイクロ波化学の融合による創薬プラットフォームの開発である。さらに薬理評価のためにスクリーニング（細胞検査）ディスクを集積することで、高い反応速度・収率での並列合成とそれらスクリーニング操作が一括で可能な集積化マイクロ化学システムを実現することを目的としている。2022年度は、1. マイクロ波（MW）加熱チップの高効率・高機能化と化学合成への応用、2. 化学操作集積のための微細加工プロセスの開発とその高精度化、3. MW照射中軟X線分析システムの開発、を行った。1. 本研究課題申請時に報告しているMW加熱チップ（マイクロ流路内をマイクロ波加熱するためのチップサイズ導波路）を改良し、マイクロ波の共振と流路の最適化設計により、マイクロ流路内の溶媒の高温加熱を実現した。また並列加熱を行うために、単一導波路内での多流路加熱構造を開発し評価した。さらに、これらのデバイスを用いて、金属ナノ粒子や金属錯体等の化学合成に成功した。2. 高アスペクト比（線幅/高さの比）な金属柱で構成されるMW加熱チップは、既存の微細加工法での試作や化学操作の統合が困難であった。この課題を解決するため、以下3つのプロセスを開発した。1)3Dプリンタによる金型の作製とモールド加工、2) リソグラフィとPMMA部品接合による金型の作製、3) X線リソグラフィによるパターンの直接形成。また放射光による材料分析により、微細加工の高精度化に成功した。3. 軟X線分析とMW加熱チップを組み合わせた分析システムを開発し、マイクロ波の特異効果解明に向けた新たな分析手法を確立した。以上の研究成果をまとめ、3件の国内学会および2件の国際学会で発表を行った。また、連名著者として2本発表した。さらに現在、筆頭著者として3本投稿している。