超並列液滴形成デバイスを用いるバイオポリマー微粒子の高効率生成

摘要

多糖類やタンパク質などのバイオポリマーからなる微粒子は，細胞培養の足場材料や薬剤の徐放材料などとして幅広く用いられている。これまでに，マイクロ流路を用いて形成した微小な液滴をゲル化することで，直径数10 μm裎度のバイオポリマー微粒子を調製する研究が報告されてきた1。マイクロ流路を用いることで，単分散な微粒子を調製できるものの，その調製量が少ないという課題があった。並列化流路構造を利用した液滴の大量調製に関する研究(2)も報告されてきたが，その作製法や操作が複雑·煩雑になるという欠点もある。そこで本研究では，「単分散な液滴」を「簡便かつ大量に調製できる」液滴形成デバイスの開発を目指し，微小な表面孔を多数形成した逆コロイド結晶構造3を統合した流路を，さらに並列化した「超並列液滴形成デバイス」を開発した(Fig.1)。具体的には，ポリジメチルシロキサン(PDMS)製の基材に犠牲材料となるポリメタクリル酸メチル(PMMA)微粒子を埋め込み，成形加工後に微粒子を溶解することで「逆コロイド結晶構造」を作製した。流路表面に形成された微細孔において液滴を形成することで，液滴の生成量が劇的に向上するものと期待された。本研究で開発した超並列液滴形成デバイスを用いて液滴を生成し，流量および液体の物性が液滴の生成数と液滴径に与える影響を評価し，さらに，生成した液滴の応用としてバイオボリマー微粒子の生成を試み，直径10μm裎度のアルギン酸Ca微粒子の調製を行った。