超高速光駆動によるマイクロツールの細胞内挿入及び単一細胞温度計測

本研究では，単一細胞解析を目指した，光駆動マイクロツールの細胞内挿入手法，及びその処理能力向上のためのオンチップ細胞操作手法に関する研究を行った．まず，細胞内挿入用マイクロツールの作製を行った．マイクロツールを細胞内へ挿入するために，挿入が容易なナノ構造を持つナノマテリアルとフォトレジストによる構造を併せ持つ，ハイブリッドナノロボットを提案した．さらに，ナノマテリアルには様々な優れた特性を持つ材料が多数あるため，目的とするナノロボットに適した材料を搭載することにより，様々な機能を実現することができる．本研究では，150 nm程度の先端径を持つカーボンナノチューブ（CNT）を搭載したハイブリッドナノロボットの作製に成功した．さらに，CNTの持つ光熱変換特性に着目し，CNTにレーザー照射することにより，細胞膜に熱的に穿孔を行い，蛍光ビーズを導入することに成功した．次に，上記ナノロボットの処理能力を向上させるための，オンチップ細胞操作手法の研究を行った．ロボットによる作業を行う際には光ピンセットによる操作が必要となるが，高倍率の対物レンズが必要となり，作業範囲が狭いため処理能力の向上に限界があった．そこで，作業エリアに細胞を搬送するためのオンチップ細胞操作法として，振動誘起流れを用いた方法を提案した．まず，マイクロピラーをチップ上に作製し，チップに円振動を印可することにより，ピラー周りに局所流れを誘起できることを確認した．これを用いて，マイクロピラーを螺旋状に配置することにより，ピラーに沿って細胞を搬送し，螺旋中心に集めることが可能となる．これにより，ナノロボットによる細胞穿孔作業が効率化されることが期待される．本研究成果は，単一細胞解析のためのナノロボットと，オンチップ細胞操作手法を提案したものであり，これらは生物学，医学，工学等の分野で今後大きく役立つものであると考えられる．

本研究では，単一細胞解析を目指した，光駆動マイクロツールの細胞内挿入手法，及びその処理能力向上のためのオンチップ細胞操作手法に関する研究を行った．まず，細胞内挿入用マイクロツールの作製を行った．マイクロツールを細胞内へ挿入するために，挿入が容易なナノ構造を持つナノマテリアルとフォトレジストによる構造を併せ持つ，ハイブリッドナノロボットを提案した．さらに，ナノマテリアルには様々な優れた特性を持つ材料が多数あるため，目的とするナノロボットに適した材料を搭載することにより，様々な機能を実現することができる．本研究では，150 nm程度の先端径を持つカーボンナノチューブ（CNT）を搭載したハイブリッドナノロボットの作製に成功した．さらに，CNTの持つ光熱変換特性に着目し，CNTにレーザー照射することにより，細胞膜に熱的に穿孔を行い，蛍光ビーズを導入することに成功した．次に，上記ナノロボットの処理能力を向上させるための，オンチップ細胞操作手法の研究を行った．ロボットによる作業を行う際には光ピンセットによる操作が必要となるが，高倍率の対物レンズが必要となり，作業範囲が狭いため処理能力の向上に限界があった．そこで，作業エリアに細胞を搬送するためのオンチップ細胞操作法として，振動誘起流れを用いた方法を提案した．まず，マイクロピラーをチップ上に作製し，チップに円振動を印可することにより，ピラー周りに局所流れを誘起できることを確認した．これを用いて，マイクロピラーを螺旋状に配置することにより，ピラーに沿って細胞を搬送し，螺旋中心に集めることが可能となる．これにより，ナノロボットによる細胞穿孔作業が効率化されることが期待される．本研究成果は，単一細胞解析のためのナノロボットと，オンチップ細胞操作手法を提案したものであり，これらは生物学，医学，工学等の分野で今後大きく役立つものであると考えられる．