円錐台型微細孔付膜フィルタを用いた誘電泳動による細胞の生死分離システムの開発

バイオや医療の分野では，生きた細胞だけを選択し分離する技術が求められている。これに対しマイクロ流体デバイスと誘電泳動を組み合わせた生死分離システムが試みられているが，分離の精度も処理量も不十分で実用的でない。本研究では，新規に電気絶縁性の円錐台型微細孔付の膜フィルタである誘電泳動デバイスを設計製作し，生死分離の精度と処理量の向上を目指す。このデバイスの特徴は，孔内に不均一電界を形成し生細胞だけを吸引吐出し高精度で連続的に分離しようとするものである。誘電泳動とは，細胞の誘電的性質の違いによって電界強度に依存して移動する現象であり，これによって生細胞と死細胞を違う方向に移動させ分離することができる。令和４年度は，円筒型貫通孔を有する市販のトラックエッチドメンブレンを用いて，バッチ式の絶縁体ベース誘電泳動デバイスを製作した。このデバイスを用い，細胞懸濁液の導電率や印加周波数などの電気的条件を検討することで，電界の強い孔内へ生きた酵母細胞のみ選択的に吸引捕捉が可能であることを明らかにした。また，このとき死んだ酵母細胞は電界の弱い方へ移動するため孔から離れ捕捉されないことも確認した。また，孔を貫通して細胞を効率的に吸引・吐出するためには，孔内に最適な不均一電界を形成する必要がある。そのため有限要素法解析ソフトウェアを用いて細孔形状に対する電界分布を計算し，実際に加工した形状での実験結果と比較検討して孔形状の最適化を行った。

バイオや医療の分野では，生きた細胞だけを選択し分離する技術が求められている。これに対しマイクロ流体デバイスと誘電泳動を組み合わせた生死分離システムが試みられているが，分離の精度も処理量も不十分で実用的でない。本研究では，新規に電気絶縁性の円錐台型微細孔付の膜フィルタである誘電泳動デバイスを設計製作し，生死分離の精度と処理量の向上を目指す。このデバイスの特徴は，孔内に不均一電界を形成し生細胞だけを吸引吐出し高精度で連続的に分離しようとするものである。誘電泳動とは，細胞の誘電的性質の違いによって電界強度に依存して移動する現象であり，これによって生細胞と死細胞を違う方向に移動させ分離することができる。令和４年度は，円筒型貫通孔を有する市販のトラックエッチドメンブレンを用いて，バッチ式の絶縁体ベース誘電泳動デバイスを製作した。このデバイスを用い，細胞懸濁液の導電率や印加周波数などの電気的条件を検討することで，電界の強い孔内へ生きた酵母細胞のみ選択的に吸引捕捉が可能であることを明らかにした。また，このとき死んだ酵母細胞は電界の弱い方へ移動するため孔から離れ捕捉されないことも確認した。また，孔を貫通して細胞を効率的に吸引・吐出するためには，孔内に最適な不均一電界を形成する必要がある。そのため有限要素法解析ソフトウェアを用いて細孔形状に対する電界分布を計算し，実際に加工した形状での実験結果と比較検討して孔形状の最適化を行った。