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光圧力とマイクロ流体チップで多種類の細胞を一度に分離・回収

健康工学研究部門 生体ナノ計測研究グループ

セルソーターの小型化・低価格化に向けて

 細胞を個々に判別し、選り分けて回収するセルソータは、がん細胞診断、再生医療、医薬品開発など基礎研究から臨床検査まで広く用いられています。しかし、現在、市販されている装置は、一度に弁別できる細胞の種類は4種類程度に留まり、さらに装置が数千万円以上と高価で大型であるため、容易に利用できる機器とは言い難い状況でした。

 本研究は、将来のセルソーターの小型化・低価格化に向けて、レーザーの光圧力とマイクロ流体チップを用いた、新しいソーティング技術の開発をすることを目的として実施しました。

光圧力で細胞を分離・回収

  レーザー光を急激に絞り込むと、その焦点にマイクロメートルからナノメートルサイズの細胞などの誘電体微粒子を引きつける光圧力を作用させることができます。この力を利用して、図1のように細胞が流れてくる方向と直角の方向にレーザーを照射すると、細胞の運動方向を変化させ、目的の細胞を回収できます。

 この技術を用いて、マイクロ流体チップの微小流路に流れてきた目的の細胞に、回収場所でレーザーを照射すれば、細胞の分離・回収ができることがわかりました。

多種類の細胞を分離・回収

 このセルソーティングでは、マイクロ流体チップを使用としているため、回収場所を高度に並列化・集積化することができ、従来のセルソータによる4種類程度の分離・回収に比べて桁違いに多くの種類の細胞を分離・回収することが出来ます。また、光圧力は、誘電体微粒子に作用するため、細胞に限らず、マイクロメートルからナノメートルサイズの無機材料や高分子材料を回収することも可能であり、医療・生命科学以外の分野でも広く応用できるものと考えられます。現在は、多種類の細胞をソーティングする技術の実証と装置の開発を進めています。

特開2004-167479「微粒子の分別回収方法および回収装置」(平野 研、馬場嘉信)

図1 光圧カソーティングの原理 図2 マイクロ流体チップの外観と内部のチャネル構造の拡大像
光圧カソーティングの原理
マイクロ流体チップの外観
内部のチャネル構造の拡大像
図3 光圧カソーティングの様子
光圧カソーティングの様子