超高速光駆動によるマイクロツールの細胞内挿入及び単一細胞温度計測

使用超高速光驱进行微型工具的细胞内插入和单细胞温度测量

基本信息

批准号：
13J03580
负责人：
早川健
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，単一細胞解析を目指した，光駆動マイクロツールの細胞内挿入手法，及びその処理能力向上のためのオンチップ細胞操作手法に関する研究を行った．まず，細胞内挿入用マイクロツールの作製を行った．マイクロツールを細胞内へ挿入するために，挿入が容易なナノ構造を持つナノマテリアルとフォトレジストによる構造を併せ持つ，ハイブリッドナノロボットを提案した．さらに，ナノマテリアルには様々な優れた特性を持つ材料が多数あるため，目的とするナノロボットに適した材料を搭載することにより，様々な機能を実現することができる．本研究では，150 nm程度の先端径を持つカーボンナノチューブ（CNT）を搭載したハイブリッドナノロボットの作製に成功した．さらに，CNTの持つ光熱変換特性に着目し，CNTにレーザー照射することにより，細胞膜に熱的に穿孔を行い，蛍光ビーズを導入することに成功した．次に，上記ナノロボットの処理能力を向上させるための，オンチップ細胞操作手法の研究を行った．ロボットによる作業を行う際には光ピンセットによる操作が必要となるが，高倍率の対物レンズが必要となり，作業範囲が狭いため処理能力の向上に限界があった．そこで，作業エリアに細胞を搬送するためのオンチップ細胞操作法として，振動誘起流れを用いた方法を提案した．まず，マイクロピラーをチップ上に作製し，チップに円振動を印可することにより，ピラー周りに局所流れを誘起できることを確認した．これを用いて，マイクロピラーを螺旋状に配置することにより，ピラーに沿って細胞を搬送し，螺旋中心に集めることが可能となる．これにより，ナノロボットによる細胞穿孔作業が効率化されることが期待される．本研究成果は，単一細胞解析のためのナノロボットと，オンチップ細胞操作手法を提案したものであり，これらは生物学，医学，工学等の分野で今後大きく役立つものであると考えられる．

在这项研究中，我们对光学驱动微型工具的细胞内插入方法进行了研究，旨在进行单细胞分析以及 - 芯片细胞控制方法以提高其处理能力。首先，我们制作了微细胞内插入的微型工具。为了将微型工具插入细胞中，我们提出了带有纳米材料的纳米材料的杂种纳米机器人，其纳米结构易于插入和抗光度。此外，由于纳米材料中有许多具有不同特性的材料，因此可以通过安装适合目标纳米机器人的材料来实现各种功能。在这项研究中，我们成功地生产了配备碳纳米管（CNT）的混合纳米机器人，其尖端直径约为150 nm。此外，着重于CNT的效用转换特性，激光照射CNT，通过彻底钻孔细胞膜来成功引入荧光珠。接下来，我们对ON -CHIP细胞操作方法进行了研究，以提高纳米机器人的加工能力。在执行机器人工作时，需要进行光学镊子操作，但是需要高磁化目标镜头，并且工作范围狭窄，因此提高处理能力是有限制的。因此，我们提出了一种使用振动诱导流量作为将细胞运输到工作区域的芯片细胞控制方法的方法。首先，已经确认了微芯片是在芯片上制备的，并将尖端施加在尖端上，以诱导支柱周围的局部流动。通过使用此功能，可以将细胞沿支柱运输，并通过将微孔子放入螺旋形中来收集螺旋中心。结果，预计纳米机器人的细胞穿孔工作将有效地有效。这项研究的结果提出了用于单细胞分析和-Chip细胞控制方法的纳米机器人，这些方法在生物学，医学和工程等领域中被认为非常有用。