人工細胞膜を介した三次元液滴ネットワークの組み立て

通过人工细胞膜组装三维液滴网络

• 批准号: 16J06211
• 负责人: 矢菅 浩規
• 金额: $ 0.19万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J06211/
• 关键词: 液滴; 表面張力; 微細加工; MEMS; Microfluidics; 脂質二分子膜; マイクロ流体デバイス; 毛管現象; 液滴アレイ

本年度は初めに、昨年度にスウェーデン王立工科大学(KTH)との共同研究で発見したマイクロ足場構造中での液滴生成現象に対する三つの無次元数（2流体の粘度比、接触角の余弦とキャピラリ数）の影響を調べた。この液滴生成現象は、水と油の界面がマイクロ足場構造を通過する過程で水溶液の液滴が生じるというものである。シリンジポンプを利用した流速制御下で、親水の足場構造中では非常に小さい毛管数(~10^－4)でも液滴が生成されることが分かった。従来のマイクロ流体デバイスでは高毛管数で粘性の影響が支配的な場合に液滴が生成されるが、本技術では表面張力の影響が支配的な場合でも液滴が生成可能であることが分かった。この成果は、平成30年10月に札幌で行われた第9回マイクロ・ナノ工学シンポジウムで、特別研究員によりポスター発表され、日本機械学会マイクロ・ナノ工学部門から若手優秀講演表彰を授与された。続いて、神奈川県立産業技術総合研究所(KISTEC)の人工細胞膜システムグループとの共同研究により、足場構造中に生成された液滴アレイを積み重ねることで人工的に脂質二分子膜を形成できることを実証した。ハイドロゲル化で液滴をマイクロ足場構造に固定し、それらを手動で積み重ね脂質二分子膜を形成した。この脂質二分子膜は、微小電流計測によって確認された。この成果は、平成31年1月に韓国ソウルで開催された査読有の国際学会MEMS2019に採択され、研究代表者がポスター発表を行った。これらの成果をまとめ、近日中の論文投稿を予定している。

今年年初，我们引入了三个无量纲数（两种流体的粘度比、接触角余弦和毛细管），我们研究了这种液滴生成现象是当水-油界面穿过微支架结构时水溶液液滴的生成。我们发现，在使用注射泵控制流速的情况下，即使亲水支架结构中的毛细管数量非常小（~10^-4），也可以产生液滴。在传统的微流体装置中，当毛细管的数量较多并且粘度的影响占主导时会产生液滴，但是通过该技术发现即使在表面张力的影响占主导的情况下也可以产生液滴。该成果于2018年10月在札幌举行的第9届微纳米工程研讨会上由特约研究员以海报形式展示，并荣获日本机械工程学会微纳米工程分会杰出青年演讲奖。随后，通过与神奈川工业技术研究所（KISTEC）人工细胞膜系统小组的联合研究，我们证明可以通过堆叠支架结构中生成的液滴阵列来人工形成脂质双层膜。通过水凝胶化将液滴固定在微支架结构上，并手动堆叠它们以形成脂质双层膜。通过微电流测量证实了该脂质双层膜。该成果于2019年1月在韩国首尔举行的同行评审国际会议MEMS2019上被接受，主要研究者进行了海报展示。我们计划总结这些结果并很快提交一篇论文。

项目成果

精確なピペット・ポンプ操作不要な二次元液滴アレイ生成方法の開発

开发不需要精确移液器或泵操作的二维液滴阵列生成方法

• 发表时间: 2016
• 作者: 矢菅浩規;三木則尚
• 通讯作者: 三木則尚

精密なポンプ・ピペット操作を必要としないサンプル2次元濃度こう配を有する液滴アレイの生成

生成具有二维样品浓度梯度的液滴阵列，无需精确泵送和移液

• 发表时间: 2016
• 作者: 矢菅浩規;三木則尚
• 通讯作者: 三木則尚

紙状材料中での液滴アレイ生成

纸状材料中的液滴阵列生成

• 发表时间: 2018
• 作者: Maruo Tomohiko;Mandai Kenji;Miyata Muneaki;Sakakibara Shotaro;Wang Shujie;Sai Kousyoku;Itoh Yu;Kaito Aika;Fujiwara Takeshi;Mizoguchi Akira;Takai Yoshimi;矢菅浩規，Emre Iseri，Weijin Guo，Jonas Hansson，Tommy Haraldsson，三木則尚，Wouter van der Wijngaart
• 通讯作者: 矢菅浩規，Emre Iseri，Weijin Guo，Jonas Hansson，Tommy Haraldsson，三木則尚，Wouter van der Wijngaart

Adjustment of surface condition for self-generation of droplet array using oil-water replacement

• DOI: 10.1109/transducers.2017.7994507
• 发表时间: 2017-07
• 期刊: 2017 19th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (TRANSDUCERS)
• 作者: H. Yasuga;N. Miki

Microwell plate for forming droplet array, and method for manufacturing droplet array

用于形成液滴阵列的微孔板以及液滴阵列的制造方法

• 发表时间: 2017