マイクロ・セルプロセッシングのための熱流体高機能プロセス発現機構の創成
【研究分野】熱工学
【研究キーワード】
バイオ関連機器 / 再生医学 / 熱工学 / 流体工学 / マイクロマシン / 流体力学 / マイクロセルソータ / 再生医療 / マイクロ混合器 / マイクロ分離器 / 抗原抗体反応 / 磁性粒子 / 接着性 / 温度感受性ゲル / マイクロ生化学分析システム / セルソータ / 表面マーカ / マイクロ流路 / カオス混合 / ラミネーション混合 / 旋廻培養
【研究成果の概要】
本研究では,マイクロスケールでの熱流動の特性を活かし,マイクロ流路内で細胞の混合,ラベリング,分離,輸送等を極めて効率的に行うためのマイクロ・セルプロセッシングの創成を目標とした.具体的な応用分野として幹細胞を用いた再生医療技術を想定し,細胞群から稀少細胞を抽出するマイクロ・セルソーティングシステムの開発を行った.すなわち,マイクロ流路内の細胞や粒子の運動などに対する知見を蓄積するための,高精度数値解析法や新しい画像計測法の開発,細胞のハンドリングに適する新規材料を用いたマイクロマシン技術の開発とデバイスの製作,デバイス性能の実験的評価などを通して,細胞分離のための実用マイクロシステムの具体的設計指針を構築した.
まず,ラミネーションマイクロ混合器,およびそれを用いた免疫磁気細胞分離システムを構築し,これまでのマイクロ・セルソーターよりも高い分離速度が得られることを示し,臨床に必要な比較的大量のサンプルについても並列処理によって実現できる見通しを得た.また,細胞に全く標識粒子を結合させることなく抗原抗体反応により分離する方法として,接着力による減速効果を用いる分離システムを提案し,マイクロマシン技術によりマイクロ細胞分離器を試作した.接着力による減速効果を用いる本手法と,そのために開発した機能化ポリパラキシリレンを用いる高密度抗体固定法は極めて新規性が高い.
従来の再従来の再生医療研究における体性幹細胞抽出・培養は数週間にわたり,臨床に適用するには膨大な時間や人的リソースを要していた.熱流動の特性を活かした本研究で提案する分離法により,抽出プロセスの短時間・低コスト化が可能であり,再生医療の発展に大きく貢献できるものと考えられる.
【研究代表者】