超ハイスループットスクリーニングのための3次元集積化マイクロ化学システムの提案

用于超高通量筛选的 3D 集成微量化学系统的提案

• 批准号: 22KJ2632
• 负责人: 藤谷 海斗
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: University of Hyogo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2632/
• 关键词: マイクロ流体デバイス; マイクロ波加熱; マイクロ化学システム; コンビナトリアル合成; スクリーニング

本研究は、主に化学操作（混合やろ過など）を高密度集積した遠心力制御型ディスクとマイクロ波化学の融合による創薬プラットフォームの開発である。さらに薬理評価のためにスクリーニング（細胞検査）ディスクを集積することで、高い反応速度・収率での並列合成とそれらスクリーニング操作が一括で可能な集積化マイクロ化学システムを実現することを目的としている。2022年度は、1. マイクロ波（MW）加熱チップの高効率・高機能化と化学合成への応用、2. 化学操作集積のための微細加工プロセスの開発とその高精度化、3. MW照射中軟X線分析システムの開発、を行った。1. 本研究課題申請時に報告しているMW加熱チップ（マイクロ流路内をマイクロ波加熱するためのチップサイズ導波路）を改良し、マイクロ波の共振と流路の最適化設計により、マイクロ流路内の溶媒の高温加熱を実現した。また並列加熱を行うために、単一導波路内での多流路加熱構造を開発し評価した。さらに、これらのデバイスを用いて、金属ナノ粒子や金属錯体等の化学合成に成功した。2. 高アスペクト比（線幅/高さの比）な金属柱で構成されるMW加熱チップは、既存の微細加工法での試作や化学操作の統合が困難であった。この課題を解決するため、以下3つのプロセスを開発した。1)3Dプリンタによる金型の作製とモールド加工、2) リソグラフィとPMMA部品接合による金型の作製、3) X線リソグラフィによるパターンの直接形成。また放射光による材料分析により、微細加工の高精度化に成功した。3. 軟X線分析とMW加熱チップを組み合わせた分析システムを開発し、マイクロ波の特異効果解明に向けた新たな分析手法を確立した。以上の研究成果をまとめ、3件の国内学会および2件の国際学会で発表を行った。また、連名著者として2本発表した。さらに現在、筆頭著者として3本投稿している。

这项研究主要是通过将离心控制的磁盘与高密度集成化学操作（例如混合和过滤）和微波化学相结合，来开发一个药物发现平台。此外，通过积累筛选（细胞化学测试）盘进行药理学评估，其目的是实现一个集成的微化学系统，该系统允许以高反应速率和产量平行合成，并允许一次执行筛查操作。在2022财年中，1。微波（MW）加热芯片的高效率和功能及其在化学合成中的应用，2。开发用于化学操作整合及其准确性的微加工过程，以及3。在MW辐照过程中的软X射线分析系统的开发。 1。在应用本研究主题时报道的MW加热芯片（微通道中的微波加热的芯片尺寸波导）得到了改善，并通过微波共振并优化流动路径来实现微通道中溶剂的高温加热。另外，为了进行平行加热，开发并评估了单个波导中的多流道通道加热结构。此外，使用这些设备，已经成功地进行了金属纳米颗粒和金属配合物的化学合成。 2。MW加热芯片由具有高纵横比（线宽度/高度比）的金属柱组成，很难使用现有的微制作方法整合原型和化学操作。为了解决这个问题，我们已经开发了以下三个过程：1）使用3D打印机制造和成型模具，2）使用光刻和PMMA零件加入制造模具，以及3）使用X射线光刻直接形成图案。此外，通过使用同步加速器辐射分析材料，我们在精细加工中成功地达到了很高的精度。 3。我们开发了一个分析系统，该系统将软X射线分析与MW加热芯片结合在一起，并建立了一种新的分析方法来阐明微波的奇异效应。上述研究结果总结并在三个国内和国际会议上提出。他还出版了两位联合作者。此外，他目前已发表三个帖子作为主要作者。

项目成果

Development and evaluation of microwave microfluidic devices made of polydimethylsiloxane

聚二甲基硅氧烷微波微流控器件的开发与评价

• DOI: 10.35848/1347-4065/acbb84
• 发表时间: 2023
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Ryota Tanaka;Tomoyuki Nakano;Kaito Fujitani;Mitsuyoshi Kishihara;Akinobu Yamaguchi;Yuichi Utsumi
• 通讯作者: Yuichi Utsumi

In situ HAXPESによるPTFEの分子鎖切断と放射光ドライエッチングプロセスの解明

原位 HAXPES 和同步辐射干蚀刻工艺阐明 PTFE 分子链断裂

• 发表时间: 2022
• 作者: 藤谷 海斗;竹中 研人;高原 光司;山口 明啓;内海 裕一;住田 弘祐;鈴木 哲
• 通讯作者: 鈴木 哲

ポスト壁導波路を用いた24.125 GHzマイクロ波加熱のためのマイクロ化学チップの開発

使用壁后波导开发用于 24.125 GHz 微波加热的微化学芯片

• 发表时间: 2023
• 作者: 藤谷海斗;中野智之;三枝俊也;岸原充佳;天野壮;山口明啓;内海裕一
• 通讯作者: 内海裕一

ポスト壁導波路を用いた24.15GHzマイクロ波加熱のためのマイクロ流体デバイスの開発

使用壁后波导开发用于 24.15GHz 微波加热的微流体装置

• 发表时间: 2022
• 作者: Ryota Tanaka;Tomoyuki Nakano;Kaito Fujitani;Mitsuyoshi Kishihara;Akinobu Yamaguchi;Yuichi Utsumi;藤谷 海斗，岸原 充佳，山口 明啓，内海裕一
• 通讯作者: 藤谷 海斗，岸原 充佳，山口 明啓，内海裕一

On-chip synthesis of metal complex by microwave heating in a microchannel embedded in the post-wall waveguide

在嵌入后壁波导的微通道中微波加热金属络合物的片上合成

• 发表时间: 2022
• 作者: Kaito Fujitani;Mitsuyoshi Kishihara;Akinobu Yamaguchi;Yuichi Utsumi
• 通讯作者: Yuichi Utsumi