極微量液滴内の分離・濃縮・混合・分析を実現する樹脂製マイクロ熱流体デバイスの創製

创建实现极小液滴分离、浓缩、混合和分析的树脂微热流装置

• 批准号: 22H01418
• 负责人: 田口 良広
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01418/
• 关键词: 熱物性; 拡散係数; 光誘起誘電泳動; 液滴

本研究の目的は、熱物性工学に基づき、ピコリットルオーダの極微量液滴内において、エクソソームなどのナノバイオ試料の分離・濃縮・混合・分析を小型・安価な樹脂製チップで実現し、Lab-in-a-Droplet（液滴内統合分析システム）を世界に先駆け実現することである。開発する樹脂製マイクロ熱流体デバイスは、光誘起誘電泳動を用いて液滴内ナノバイオ試料および液滴自身を高い自由度でマニピュレーションし、夾雑物の分離とナノバイオ試料の濃縮・混合ならびに拡散係数モニタリングによる構造分析を同時に達成する。2022年度は各要素技術について開発を行い、以下に示す具体的な成果を得るに至った。（１）種々の液滴列を高い安定性で生成するシステムの構築：エクソソームなどのナノ試料を内包したピコリットルオーダの液滴列を安定して生成するシステムを開発した。特に極微量液滴列の操作スピードを自在にコントロール可能な流路デザインと送液パラメータを決定した。特に、液滴列について前進・後進が可能なシステムを構築することに成功した。（２）光誘起誘電泳動を用いた液滴マニピュレーション技術の開発：光誘起誘電泳動を用いた極微量液滴の位置を自在にコントロール可能なマニピュレーションパラメータを決定した。さらに、内包した種々のナノ試料に対して、適切な励起パラメータを明らかにした。また、2つの液滴を融合したり、1つの液滴を分割したりすることが可能であることが分かった。（３）フェムト秒レーザを用いた二光子吸収による樹脂製ナノ構造アンテナの構築：樹脂製基板において高効率な光誘起誘電泳動励起を実現するために、成膜レシピについて検討を行い、成膜温度、水素ガス流量等について最適なパラメータを決定した。また、電場増強を目的としたアンテナ構造について解析を行い、光誘起誘電泳動力の増大が可能であることを明らかにした。

这项研究的目的是实现对纳米比奥样品的分离，浓度，混合和分析，例如在Picoliters的极小液滴中的外泌体，使用一个小的，廉价的树脂芯片，并实现世界上第一个世界上第一个世界上第一个。开发的树脂微热流体装置可以使用光诱导的介电经济体以高度自由度操纵纳米比奥样品，同时通过监测扩散系数，同时实现了污染物，浓度和混合纳米比奥样品的浓度和混合结构分析。在2022财年，我们开发了每种基本技术，从而取得了以下特定结果。 （1）构建一个生成具有高稳定性的各种液滴序列的系统：我们已经开发了一个系统，该系统稳定地生成了含有纳米样品（例如外泌体）的PICOLITER顺序的液滴序列。特别是，确定了流路径设计和液体输送参数，这允许自由控制极小的液滴序列的操作速度。特别是，我们成功地构建了一个系统，该系统允许液滴火车的前进和逆转运动。 （2）使用光诱导的介电体型开发液滴操纵技术：确定允许使用光子诱导的介电粒子自由控制超树液位置的操纵参数。另外，为各种封装的纳米样本确定了适当的激发参数。还发现可以融合两个液滴或拆分一滴液滴。 （3）使用飞秒激光器通过两光子吸收来构建树脂纳米结构的天线：为了在树脂底物上实现高效的光诱导的光诱导的介电型激发，研究了膜形成食谱，并研究了膜形成温度，氢气流量流量和类似的最佳参数。此外，对旨在增加电场的天线结构进行了分析，表明可以增加光诱导的介电摄取力。