オンチップロボティクスを基盤とする光合成細胞の機能計測と評価

基于片上机器人的光合细胞功能测量与评估

基本信息

批准号：
23246043
负责人：
新井史人
金额：
$ 16.31万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

マイクロ流体チップ内にマイクロ・ナノロボットを組み込み,これを非接触で操作することで,光合成細胞であるラン藻(Synechocystis sp. PCC 6803)の浸透圧変化に対するマルチパラメータ計測(機械的特性:弾性・粘性,大きさ,電気・化学特性)を高速かつ連続的に行い,ラン藻の浸透圧調整機構の仕組みを明らかにすることを目的とした.まず,独自の磁気駆動技術をベースに,ラン藻のマルチパラメータをオンチップで高速かつ連続的に計測するシステムの構想をまとめた.次に,これを利用してラン藻の浸透圧変化による応答を,単一細胞レベルで直接観測し,機械刺激受容性チャネルの仕組みを解明するための培養細胞の準備を行った.また,ラン藻の粘弾性を測ることで,糖を形成する遺伝子や環境条件との関係を調べて評価するための培養細胞の準備を行った.(1)微細加工技術・システム構築(新井)フェムト秒レーザ加工と,フォトリソグラフィを組み合わせ,三次元的にナノ構造体を実現するためのシステム設計を行った.シート状に微細加工した構造物を複数積層して,力計測プローブを有するマイクロ流体チップを製作する設計指針をまとめた.(2)細胞計測・制御(新井,川原)磁気駆動技術を利用し,細胞の粘弾性を計測するロボットのシステム設計し,ステージを構築した.(3)環境計測・制御(新井,丸山)マイクロ流体チップの流体制御を行い,ラン藻を一つずつ流路内でローディングしながら高速に計測位置に固定する搬送機能のシステム設計を行った.(4)細胞計測・評価・機能解析(魚住)ラン藻の遺伝子不活化株を用意し,浸透圧刺激に対するマルチパラメータ変化を計測し,正常株と比較するための培養細胞を調整した.

通过将微/纳米机器人集成到微流控芯片中并以非接触方式操作它，我们能够控制蓝细菌（集胞藻属PCC），这是一种光合细胞。我们对渗透压变化进行高速、连续的多参数测量（机械特性：弹性、粘度、尺寸、电学和化学特性），以阐明蓝藻渗透压调节的机制。首先，我们总结了系统的概念。基于我们独特的磁驱动技术，可以在芯片上快速、连续地测量蓝绿藻的多参数。我们利用这种方法在单细胞水平上直接观察蓝藻对渗透压变化的反应，并制备培养细胞以阐明机械感觉通道的机制，通过测量，我们制备培养细胞以研究和评估糖形成之间的关系。（1）微细加工技术与系统构建（Arai）飞秒激光加工与光刻技术。我们设计了一个通过结合光刻来实现三维纳米结构的系统。我们制定了通过堆叠多个片状微加工结构来制造带有力测量探针的微流控芯片的设计指南（2）细胞测量和控制（Arai，Kawahara）。磁驱动技术，我们设计了一个系统并为测量细胞粘弹性的机器人构建了一个平台 (3)。）环境测量和控制（荒井，丸山）我们对微流控芯片进行了流体控制，并设计了一种具有传输功能的系统，该系统将蓝绿藻逐个加载到流道中，并将其高速固定在测量位置。 (4) ) 细胞测量、评估和功能分析（Uozumi）我们制备了基因灭活的蓝藻菌株，测量了响应渗透刺激的多参数变化，并制备了培养细胞用于与正常菌株进行比较。