【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.25】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24MS3004
利用課題名 / Title
組織・細胞における3次元温度イメージングを通して知る生体物質の熱動態制御
利用した実施機関 / Support Institute
自然科学研究機構 分子科学研究所 / IMS
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
マイクロ流路,細胞培養デバイス/ Cell Culture Device,光リソグラフィ/ Photolithgraphy
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)
林 健太郎
所属名 / Affiliation
基礎生物学研究所バイオイメージング解析室
共同利用者氏名 / Names of Collaborators Excluding Supporters in the Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Supporters in the Hub and Spoke Institutes
高田 紀子
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
MS-101：マスクレス露光装置
MS-102：3次元光学プロファイラーシステム
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
⾼速温度イメージング技術（⾼速蛍光イメージング光学系開発と温度計測⽤蛍光タンパク質プローブの活⽤）を使って、⽣体内物質やその構造による熱伝導を観測し、解析を通じてミクロの世界における熱伝搬理論を模索する。そこで、我々は細胞内外を分け隔てている⽣物共通の構造物である細胞膜や細胞内の熱物性を理解したい。これまで我々はレーザー光を⽤いて熱源を細胞近傍に発⽣させ熱が細胞に伝わる様⼦を蛍光タンパクプローブを介して測定している。今回、我々は細胞と同サイズの流路を持ち、⽔よりも低い熱伝導性を持った材料を⽤いたマイクロ流体デバイスを作製し細胞の熱伝導性をより正確に測定する事を検討している。
実験 / Experimental
本課題では、低熱伝導性ポリマーを成形する為のモールドをマスクレス露光装置を用いてシリコンウェハ上にSU-8のパターンを描写しモールドを作成した。次に上記のモールドを使用して、ポリマーを成形し三次元光学プロファイラーを用いて成形した流路の寸法を測定した。最後に、流路に温度計測用の蛍光蛋白質と細胞を流し光学顕微鏡にて確認した。
結果と考察 / Results and Discussion
・結果我々の用意した低熱伝導性ポリマーは、三次元光学プロファイラーによる測定にて、今回作製したモールドで上手く成形出来る事が分かった。流路に細胞と温度計測用の蛍光蛋白質を含んだ培養液を流して、流路の機能を確認した所、液は流れているものの、細胞の流れが良くなく、流路の途中で止まってしまう事が確認できた。次に、作製した流路の熱物性を見る為、IRレーザーにて流路内を局所加熱し、蛍光蛋白質を介してイメージングにより温度のダイナミクスを観察した所、従来型の比較的高い熱伝導性ポリマー(ガラス等)使った細胞培養基板では温度の変化が速すぎて見られなかった温度上昇の遷移が観察できた。 ・考察 今回の流路の成型方法や、温度計測用の蛍光タンパク質を用いた熱ダイナミクスの観察において、低熱伝導率で作製した流路の物理特性は確認できたので今後の細胞を用いた実験の根幹部分は達成できた。今後は、細胞が流路内にスムーズに移行出来るように流路の形状を改良する必要がある。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
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.
- Kentaro Hayashi, Yasuhiro Kamei “Reconsideration of the temperature in biology, Overview of single cell level local heating and temperature imaging technologies, Organ Biology 2025 (投稿中)
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