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，我们对细胞内插入技术进行了针对光驱动的微型工具和片上细胞操纵技术的研究，以提高其处理能力，旨在旨在进行单细胞分析。首先，我们创建了用于细胞内插入的微型工具。为了将微动物插入细胞中，我们提出了一种将纳米材料与易于插入纳米结构和光片天天天者结构相结合的混合纳米型。此外，由于纳米材料具有许多具有各种优质特性的材料，因此可以通过安装适合所需纳米物体的材料来实现各种功能。在这项研究中，我们成功地制造了配备碳纳米管（CNT）的混合纳米机器人，其尖端直径约为150 nm。此外，着眼于CNT的光热转化特性，我们成功地引入了荧光珠，通过激光将CNT用热穿孔辐射到细胞膜中。接下来，我们对片上细胞操作技术进行了研究，以提高纳米机器人的加工能力。在执行机器人工作时，需要使用光学镊子操作，但是需要高放大倍率的镜头，并且工作区域狭窄，从而限制了加工能力的改善。因此，我们提出了一种使用振动诱导的流量作为将细胞运输到工作区域的片上细胞操纵方法的方法。首先，我们确认可以通过在芯片上制造微柱并在芯片上施加圆形振动来诱导支柱周围的局部流动。使用此方法，通过将微柱形状放置在螺旋形的形状上，可以沿支柱运输细胞并收集在螺旋中心。预计使用纳米机器人可以提高细胞钻孔工作的效率。这项研究发现提出了用于单细胞分析和片上细胞操纵技术的纳米机器人，这些技术在生物学，医学，工程等领域都非常有用。