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マイクロ流体デバイス
Microfluidic Devices
灌流細胞培養とOrgan-on-a-chip

マイクロ流体チップを用いた灌流細胞培養

微小な流量の流れがある中で細胞を培養し,培養中の細胞にシアストレスや機械的な刺激,生化学的な勾配等を加えることで,静置培養環境と比べ,より生体に近い環境で細胞培養を行うことができます。

Organ-on-a-chip
Organ-on-a-chipは,マイクロ流体チップ内の培養空間にヒトの組織を複数配置してミニチュア化したin vitro ヒト型試験系で,灌流環境下で細胞を培養します。複数臓器の培養ユニットを連結して培養することで人体における臓器間の相互作用をin vitroの培養器に再現することを試みるもので[1],近年盛んに研究発表されています。


[1] 石田 誠一,金森 敏幸,日薬理誌 (Folia Pharmacol. Jpn.) 154, 345-351 (2019)

灌流細胞培養 システム構成例

マイクロ流体チップに試薬を送液する,灌流細胞培養セットアップを紹介します。ここではFluigentの圧力制御式送液システムを用いて,2試薬を制御しています。


セットアップ模式図

OOCAセットアップ

還流培養セットアップ (2チャネル制御時)
microfluidic ChipShopのクロスフローメンブレンチップと,圧力制御式送液システムFlow EZ,流量センサFlow Unit



Organ-on-a-chipの例

灌流細胞培養向けに開発された,microfluidic ChipShopのマイクロ流体チップの例です。

クロスフローメンブレンチップ[480]

クロスフロー型: クロスフローメンブレンチップ[480]
上部と下部のチャンバに試薬を流す流路があり,中央にはそれを隔てる多孔膜(メンブレン)が搭載されている。上部下部にはそれぞれ別のインタフェースから試薬が導入され,膜上に播種された細胞を灌流環境に置くことができる。[2]

相互作用チャンバチップ[737]

多臓器培養型: 相互作用チャンバチップ[737]
流体環境下で,事前に色素を充填したチャンバA(赤)とチャンバB(黄)が,青色の色素によって徐々に交換されていく(入口は3,出口は5)。チャンバAで肝臓細胞,チャンバBで腎臓等のターゲット臓器の細胞を培養することを想定している。[3]

Organ-on-a-chipチップの詳細や他のデザインについては,こちらを御覧ください。


[2] Martin Raasch et al., Microfluidically supported biochip design for culture of endothelial cell layers with improved perfusion conditions, Biofabrication 7 (2015) 015013
[3] Jannick Theobald et al., Liver-Kidney-on-Chip To Study Toxicity of Drug Metabolites, ACS Biomater. Sci. Eng. 2018, 4, 1, 78-89

システム構成アイテム

送液装置とソフトウェア

圧力制御式の送液装置を使用することで,一定流量で長時間の安定送液を行うことが可能です。Flow EZは,本体での操作とソフトウェア操作の両方に対応しており,実験環境や用途に合わせて様々な使い方ができます。


Flow EZ (スタンドアローン使用可)

Flow EZ (スタンドアローン使用可)
ダイヤルで指定したコマンドと,実際の測定値がディスプレイ上に表示される。Flow Unit接続時は,流量も同様にディスプレイ上で確認できる。

ソフトウェアOxyGEN

ソフトウェアOxyGEN
送液装置や関連デバイスの制御の他,圧力や流量のリアルタイム観察,自動送液プロトコルの設定と実行,データロギング等の多彩な機能を備えている。

細胞培養 送液システムキット

・キット名: Fluigent Organ-on-a-chip 2チャネルキット
・プロダクトコード: FLG-OOAC_02_A
・製造者: Fluigent

プロダクトコード 製品名 説明 個数
LU-FEZ-0069 Flow EZ (69 mbar) 圧力制御式送液システム 2
LU-SUPPKIT2 Supply Kit for Flow EZ 電源ケーブル等 1
LU-LNK-0002 Link Module Flow EZとPCの接続ハブ 1
P-CAP50-HP P-Cap 50 mL エアタイトリザーバホルダ 2
CTQ-KIT-PC50 Connector and Tubing Kit for P-Cap 50 mL P-Cap用アクセサリ 2
FLU-S-D-B Flow Unit S 流量センサ 2
CTQ-KIT-LQ Connector and Tubing Kit for Flow Unit S Flow Unit用アクセサリ 2

クロスフローメンブレンチップ[480]を使用し,1 cPの試薬を1-7 µL/minの流量で送液する場合の構成品です。2チャネル制御以外のセットアップも可能です。詳細はお問い合わせください。



マイクロ流体チップのキット

灌流細胞培養を行うマイクロ流体チップ等のスターターキットです。含まれるチップの内容により2種類からお選びいただけます。


細胞培養キット [アドバンスト] (クロスフローメンブレンチップを含む)

・キット名: 細胞培養キット [アドバンスト]
・プロダクトコード: 10001419
・製造者: microfluidic ChipShop

プロダクトコード 製品名 Fuidic number 個数
10000205 Mini Luer プラグ (低容量置換タイプ,半透明,TPE),10個入り 438 2
10000116 Mini Luer コネクタ (単体,半透明,TPE),10個入り 331 2
10000855 アダプタ (Mini Luer-ピペット,半透明,PP),10個入り 390 2
10000031 シリコーンチューブ (内径: 0.76 mm,外径: 1.65 mm) - 1 m
10000032 PTFEチューブ (内径: 0.5 mm,外径: 1 mm) - 3 m
10000041 操作フレーム (短ワーキングディスタンス) - 1
10001062 相互作用チャンバチップ (PS,親水化処理) 737 2
10001058 相互作用チャンバチップ (PS,親水化処理) 688 2
10000918 クロスメンブレーンチップ (PS,親水化処理) 653 2
10001348 相互作用流路チップ (PS,親水化処理) 983 2


細胞培養キット [ビギナー] (チャンバチップ中心)

・キット名: 細胞培養キット [ビギナー]
・プロダクトコード: 10001418
・製造者: microfluidic ChipShop

プロダクトコード 製品名 Fuidic number 個数
10000205 Mini Luer プラグ (低容量置換タイプ,半透明,TPE),10個入り 438 2
10000116 Mini Luer コネクタ (単体,半透明,TPE),10個入り 331 2
10000855 アダプタ (Mini Luer-ピペット,半透明,PP),10個入り 390 2
10000031 シリコーンチューブ (内径: 0.76 mm,外径: 1.65 mm) - 1 m
10000032 PTFEチューブ (内径: 0.5 mm,外径: 1 mm) - 3 m
10000041 操作フレーム (短ワーキングディスタンス) - 1
10001036 反応チャンバチップ (Zeonor,親水化処理) 842 2
10000559 反応チャンバチップ (Zeonor,親水化処理) 584 2
10001344 チャンバチップ (プレヒーティング流路付き,Zeonor,親水化処理) 992 2
10001062 相互作用チャンバチップ (PS,親水化処理) 737 1
10001058 相互作用チャンバチップ (PS,親水化処理) 688 1

細胞培養キット [アドバンスト]

細胞培養キット [アドバンスト]
プロダクトコード: 10001419

細胞培養キット [ビギナー]

細胞培養キット [ビギナー]
プロダクトコード: 10001418

自動送液装置

最大10種類の試薬を,灌流培養チャンバ等のマイクロ流体デバイスへ送液できる装置です。専用ソフトウェアで複雑な送液プロトコルを自動化することができ,長時間の送液も安定して行うことができます。
設定した送液プロトコルの実行からキャリブレーションや洗浄まで,自動制御で行います。培養や観察のための送液の中断や再開は,プロトコル内で設定することも,マニュアル操作で行うことも可能です。


ARIA シングルアウトプットの場合

ARIA シングルアウトプットの場合
使用する液体は最大10種類まで拡張可能

温度調整機能付きチップホルダ LOC CCI 1

40時間連続送液時の流量変化

ARIAの詳細はこちら