【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.03】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23IT0003
利用課題名 / Title
マイクロデバイスを用いた微粒子変形能計測
利用した実施機関 / Support Institute
東京工業大学 / Tokyo Tech.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代バイオマテリアル/Next-generation biomaterials（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
μTAS,流路デバイス/ Fluidec Device,光リソグラフィ/ Photolithgraphy,細胞培養デバイス/ Cell Culture Device
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
伊藤 弘明
所属名 / Affiliation
千葉大学 大学院理学研究院
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
IT-003：マスクレス露光装置
IT-037：クリーンルーム付帯設備一式
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
マイクロメートルスケールの液滴や細胞など、柔らかい微粒子の変形能（変形のしやすさ）に起因して生じる様々な特性を観察・計測するため、東京工業大学の設備を利用してマイクロデバイス開発のためのフォトマスク作製を行っている。本年度は、特に2次元的な幾何学形状の内部に拘束された細胞の集団挙動を観察するための基板作製を目的としてマスクレス露光装置を利用した。
実験 / Experimental
polydimethylsiloxane (PDMS)の樹脂によるソフトリソグラフィに用いる鋳型作製を支援機関にて行った。鋳型作製においては、SiウェハにスピンコートされたフォトレジストSU-8に対してマスクレス露光装置（IT-003）を用いたマイクロパターンの直接描画を行い、現像液SU-8 DEVELOPERによる現像、顕微鏡観察による評価を行なった。作業はクリーンルーム付帯設備一式（IT-037）を利用して行った。作製した鋳型は自機関に持ち帰り、ソフトリソグラフィによるPDMSデバイス作製を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
PDMSデバイスによるスタンプ法にて、別のPDMS基板に接着タンパク質fibronectinをマイクロパターニングし、その上からMDCK細胞を播種して培養と観察を行った。Fig.1に本研究で用いたPDMSスタンプデバイスの顕微鏡像を示す。種々のサイズ・アスペクト比の楕円形パターンを作製した。培養環境を適切に制御することにより、顕微鏡上での長時間培養および観察が可能となった。細胞が十分に増殖しパターン内部を埋め尽くしたコンフルエント状態において、アスペクト比が1に近い場合は集団的な回転運動が、アスペクト比が2より大きい場合は集団的な振動運動が観察された。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1：PDMSスタンプデバイスのマイクロパターン
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
本研究は科学研究費補助金 若手研究 JP21K13891 「多体ソフト粒子流の時空間構造と流動特性」の支援を受けました。また、装置使用を支援していただいた守田憲司様（東京工業大学）、北村俊昭様（東京工業大学）に深く感謝いたします。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 佐藤慎一郎，北畑裕之，伊藤弘明，"楕円領域に拘束した上皮細胞の集団運動" 日本物理学会第78回年次大会（仙台），令和5年9月17日
- 佐藤慎一郎，北畑裕之，伊藤弘明，"楕円領域に拘束した上皮細胞の集団回転秩序" 第22回関東ソフトマター研究会（東京），令和5年10月21日
- 佐藤慎一郎，"楕円領域に拘束した上皮細胞の集団運動による秩序形成" 2023年度千葉大学大学院融合理工学府 修士論文
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件