MEMS技術を用いたオンチップ細胞ネットワーク機能解析デバイスの開発

利用MEMS技术开发片上细胞网络功能分析装置

• 批准号: 19650115
• 负责人: 柴田 隆行
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19650115/
• 关键词: 細胞パターニング; 細胞マニピュレーション; 細胞機能解析; MEMS; BioMEMS; マイクロマシニング; ナノバイオテクノロジー

本研究では,MEMS技術によって,単一細胞の機能解析や3次元空間に人為的に配置制御した複数の細胞郡の相互作用を解析するためのツールとして"オンチップ細胞ネットワーク機能解析デバイス"の開発を行うことを目的として実施した.得られた成果をまとめると以下のとおりである.1. マイクロ空間細胞配列デバイスの開発1) 厚膜ネガ型フォトレジスト(SU-8)のドライフィルム(膜厚25m)を用いることで,直径5〜10μm程度の垂直性(下面直径/上面直径=0.86)の高いピラー構造を作製し,細胞を任意の空間に配列するためのデバイスを開発した.また,疎水性であるSU-8に対してO_2プラズマによる親水化処理(接触角:10°以下)を行うことで,細胞を模擬したポリマー微粒子(粒径11μm)の捕獲性能が大幅に向上することを示した.2) 親水化処理を施したデバイスへの微粒子配列実験を行い,滴下する懸濁液の全量と微粒子の濃度の影響を定量的に明らかにした.最適条件下では,約75%の捕獲率を実現した.2. 細胞ネットワーク機能解析1) 作製したデバイスを用いて,HeLa細胞(ヒト由来癌細胞)の播種を行った結果,実際の細胞においてもピラーアレイ構造内に捕獲が可能であることを示した.細胞を模擬したポリマー微粒子の捕獲実験と同様に滴下する細胞懸濁液の量と濃度が細胞の捕獲率に影響を与えることを定量的に明らかにした.2) 細胞ネットワーク機能の解析を目的とし,作製したデバイスを用いたHeLa細胞の培養実験を行った.48時間培養(37℃, 5%CO_2)後に,トリパンブルー染色によって生死判別を行った結果,HeLa細胞は単独で存在した場合でも生存可能であることがわかった.しかし,複数の細胞が接着した状態で存在した場合の方が,細胞の伸展が起こり易いことも明らかとなった.以上の結果から,本デバイスが細胞ネットワーク機能解析のための有力なツールとなり得ることを示した.

这项研究是使用MEMS技术进行的，以开发“片上细胞网络功能分析设备”，以分析单个细胞的功能分析以及人为安排在三维空间中的多个细胞县之间的相互作用。获得的结果总结如下：1。使用厚膜阴性光片师（SU-8）（25m厚）的干膜开发微空间电池阵列设备1）创建具有较高垂直度（底直径/顶直径= 0.86）的支柱结构，直径约为5-10μm，并且开发了任何空间中的细胞设备。此外，用疏水性的Su-8上的O_2血浆在SU-8上使用氢化处理（接触角：10°或更少），显着改善了聚合物颗粒（颗粒直径11μm）模拟细胞的捕获性能。微粒的浓度。在最佳条件下，捕获率约为75％。2。细胞网络函数分析1）我们使用了生产的播种HeLa细胞（人来源的癌细胞）的装置，发现在支柱阵列结构内捕获可以在实际细胞中实现。我们定量地揭示了要掉落的细胞悬浮液的量和浓度，并且要丢弃的细胞悬浮液的浓度会影响细胞的捕获率。2）为了分析细胞网络的功能，我们使用制备的设备进行了HELA细胞的培养实验。培养48小时（37°C，37°C，在5％CO_2之后），我们确定Hela细胞的生与死即使在单独存在时也可以生存。但是，很明显，当粘附中存在多个细胞时，细胞延伸更可能发生。从以上结果来看，我们证明该设备可能是单元网络功能分析的强大工具。

项目成果

Development of microdevice for functional analysis of cellular network

蜂窝网络功能分析微型装置的开发

• 发表时间: 2008
• 期刊: Proc.the First Symposium on Frontiers of IntelligentSensing(FIS2008 Toyohashi)
• 作者: 加藤 統久;柴田 隆行;酒井 貴浩;山中 信司;川島 貴弘
• 通讯作者: 川島 貴弘

Characterization of Micro fabricated Devices for Cellular Network Analysis

用于蜂窝网络分析的微型器件的表征

• 发表时间: 2008
• 期刊: Proc. the 9th Japan-Korea Joint Workshop on Advanced Semiconductor Processes and Equipments
• 作者: T. Kawashima;T. Shibata
• 通讯作者: T. Shibata

細胞機能御のための圧翻動型マイク細胞培養チプの開発

用于细胞功能控制的翻译麦克风细胞培养芯片的开发

• 发表时间: 2008
• 作者: 脇坂 健司;松澤 勇太;柴田 隆行;川島 貴弘;増澤 徹;岸田 晶夫
• 通讯作者: 岸田 晶夫

細胞ネットワーク機能解析のためのマイクロ空間細胞配列チップの開発-細胞を模擬iした微粒子の配列実験-

用于细胞网络功能分析的微空间细胞阵列芯片的研制-模拟细胞的微粒阵列实验-

• 发表时间: 2007
• 作者: 川島 貴弘;新町 拓也;柴田 隆行;峯田 貴;牧野 英司
• 通讯作者: 牧野 英司

セルパターニングのための細胞操作用マイクロマニピュレータアレイの開発(第1報)-吸盤型マイクロニードルの作製-

用于细胞图案化的细胞操作的显微操作器阵列的开发（第一份报告） - 吸盘形微针的制造 -

• 发表时间: 2008
• 作者: 山中 信司;柴田 隆行;川島 貴弘;峯田 貴;牧野 英司
• 通讯作者: 牧野 英司