オンチップ高精度操作技術で定量解明する細胞の非線形非平衡性

利用片上高精度操控技术定量阐明细胞的非线性非平衡特性

基本信息

批准号：
16H06933
负责人：
伊藤弘明
金额：
$ 1.91万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-08-26 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

H29年度は、単一細胞の大変形に関する粘弾性の直接測定に挑戦した。その結果、これまで力の次元の無い相対値としてしか求まらなかった細胞の粘弾性を表す各係数を次元付きの値として定量化することができた。マイクロ流体デバイス内における直径8マイクロメートルの赤血球細胞に関する高スループット粘弾性測定は、力の測定機構、測定精度の両面でチャレンジングであったが、前年度に確立したマイクロ流体デバイス内細胞マニピュレーションを活用した幾つかの手法でこの課題に当たった。試行錯誤の中で特に細胞の弾性係数測定手法として意義深い結果を得られたのが、マニピュレーション中に流体から受ける力を推定しヤング率に変換する手法と、形状ゆらぎ解析（flicker spectroscopy）を行い表面張力や曲げ弾性係数を得る手法である。マニピュレーションシステムと共存する形で上記の二種の測定手法に最適なイメージング法や実験条件を構築することで、赤血球細胞について、マイクロ流路内で4つの力学パラメーター（2つの弾性係数と2つの粘性係数）を単位付きで推定することに成功した。そこで得られた値は、いずれも過去に報告されている異なる手法と比較して適切なものであり、前年度に明らかにした変形能の変形時間依存性やATP濃度依存性などと合わせて細胞の生命ならではの力学特性を適切かつ高速に定量化することに成功しているといえる。これらの成果は国際会議のプロシーディングス論文として投稿中であり、今後実験・解析ともにさらに内容を深め、学術誌への論文投稿を行う予定である。

2018财年，我们尝试直接测量单细胞大变形的粘弹性。结果，我们能够量化代表细胞粘弹性的每个系数，到目前为止，该系数只能确定为力的无量纲相对值，即具有量纲的值。在微流体装置中对直径为 8 微米的红细胞进行高通量粘弹性测量在力测量机制和测量精度方面都具有挑战性，但我们在前一年建立的微流体装置中利用了细胞操纵。使用多种方法解决了这个问题。通过反复试验，我们获得了特别有意义的结果作为测量细胞弹性模量的方法：估计操作过程中从流体受到的力并将其转换为杨氏模量的方法，以及使用形状波动的方法分析（闪烁光谱）这是一种获得表面张力和弯曲弹性模量的方法。通过构建与操纵系统共存的上述两种测量方法的最佳成像方法和实验条件，我们成功地估计了带有单位的四个力学参数（两个弹性系数和两个粘度）。与过去报道的不同方法相比，那里获得的值都是合适的，再加上前一年揭示的变形能力的变形时间依赖性和ATP浓度依赖性，可以说我们已经成功地量化了机械性能以适当且快速的方式呈现出生命所独有的特征。这些结果正在作为国际会议的论文集提交，我们计划在未来进一步深化实验和分析的内容，并向学术期刊提交论文。

项目成果

期刊论文数量（29）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

オンチップ高精度操作が引き出す赤血球の新奇力学物性

高精度芯片操控带来红细胞的新颖机械特性

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
伊藤弘明;村上遼;Chia-Hung Dylan Tsai;田中求;金子真;伊藤弘明
通讯作者：
伊藤弘明

Resilient Red Blood Cells Need Fuel to Adapt their

有弹性的红细胞需要燃料来适应它们

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Non-linear and non-equilibrium deformability of a red blood cell

红细胞的非线性和非平衡变形性

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
伊藤弘明;村上遼;Chia-Hung Dylan Tsai;田中求;金子真
通讯作者：
金子真

Observation of cell pinball through high speed switching between reflection interference and phase contrast

通过反射干涉和相差之间的高速切换观察细胞弹球

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ryo Murakami;A. Yamamoto;Hiroaki Ito;Chia-Hung Dylan Tsai;Mitsuhiro Horade;Motomu Tanaka;and Makoto Kaneko
通讯作者：
and Makoto Kaneko

Loading Effect for a Red Blood Cell

红细胞的负载效应