マイクロ流体デバイスによる高速EV計測・解析技術の開発

使用微流体装置开发高速EV测量和分析技术

基本信息

批准号：
22KJ2781
负责人：
津山慶之
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Tokyo Medical University
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 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

細胞外粒子（EV: Extracellular Vesicles）は、細胞間の情報伝達ツールとしてがんなどの様々な疾患に関与していることが近年明らかにされてきている。EVの粒子サイズや組成に多様性があることが報告されているが、その多様性の詳細と生物学的な役割は分かっていない。そこで本研究では、マイクロ流体デバイスを用いることで多様なEVを精細に分類して選択的に分取し、その生物学的役割を明らかにすることを目指した。2022年度は主としてEVを高速かつ正確に計測・分取するための計測システムと流体デバイスの開発と最適化に取り組んだ。微粒子由来の微弱な信号を高感度に計測可能な計測システムを設計・開発し、実際に脂質膜や膜たんぱく質を蛍光染色したEVを検出できることを実証した。次に、計測情報に基づいて個々のEVを高速で分取するために、fL体積の極微小な液滴を高速で分取可能な流体デバイスを開発した。開発したデバイスによって毎秒30,000液滴以上という高速での液滴分取を実現した。最後に上記の計測と分取を統合した実験システムを構築し、各部分を集積化したマイクロ流体デバイスを設計、作製した。計測から液滴分取までのタイミングを一致させるためにデバイス構造や光学系を工夫することで、高い正確性かつ高速で狙った液滴を分取できるシステムを構築した。さらに実験条件を最適化することで、計測情報に基づいて直径100nmの蛍光粒子を選択的に分取できることを実証した。

近年来，人们发现细胞外颗粒（EV）作为细胞间的通讯工具，与癌症等多种疾病有关。据报道，EV的颗粒大小和成分存在多样性，但这种多样性的细节及其生物学作用尚不清楚。因此，在本研究中，我们旨在利用微流控装置对多种EV进行精细分类和选择性分离，并阐明其生物学作用。 2022财年，我们主要致力于测量系统和流体装置的开发和优化，以实现电动汽车快速、准确的测量和分馏。我们设计并开发了一种测量系统，可以高灵敏度测量源自微粒的微弱信号，并证明实际上可以检测具有荧光染色的脂质膜和膜蛋白的EV。接下来，为了根据测量信息高速收集单个EV，我们开发了一种流体装置，可以高速收集fL体积的极小液滴。使用开发的设备，我们实现了每秒超过 30,000 个液滴的高速液滴收集。最后，我们构建了一个集成上述测量和分馏的实验系统，并设计和制造了集成各个部分的微流控装置。通过设计设备结构和光学系统来匹配从测量到液滴收集的时间，我们创建了一个可以高精度和高速收集目标液滴的系统。此外，通过优化实验条件，我们证明可以根据测量信息选择性分离直径为100 nm的荧光颗粒。