標的薬物の濃度を選別するために、濃度勾配発生器を統合した細胞共培養マイクロフルイディクスデバイスを設計・製作した。デバイス内の濃度勾配生成原理、濃度場、速度場および細胞共培養特性を研究した。まず、等価回路の原理に基づき、5∶1∶0の濃度勾配を生成できるマイクロチャネルモデルを設計し、薬物濃度作用細胞共培養ユニットを直列および並列構造で設計し、濃度勾配ユニットと細胞共培養ユニットを統合した。次に、有限要素解析ソフトComsolの層流および物質移動モジュールを利用して、速度場および濃度場のシミュレーション検証を行った。最後に、ソフトエッチング技術を用いて該当マイクロフルイディクスデバイスを作製し、フルオレセインナトリウム溶液と直径1 μmのポリスチレン懸濁液を用いて薬物濃度分布を模擬した。デバイス内でHela細胞とA549細胞の共培養を実施し、両細胞の増殖曲線と葉酸受容体標的特性を分析した。シミュレーションと実験結果は、設計したマイクロフルイディクスデバイスが設定した濃度勾配（濃度比5∶1∶0）を生成でき、各分岐の細胞培養ユニット内の濃度差は0.1％以内であること、細胞培養ユニット内の流速分布は均一で、培養ユニット内の平均流速は（7.1±0.3）μm/sであることを示した。両細胞の増殖はS型増殖規則に従い、細胞膜染色実験は本マイクロフルイディクスデバイス内で両細胞の並列共培養が可能であることを示した。研究結果は、本マイクロフルイディクスデバイスが体内の細胞流動環境を模擬でき、標的薬物濃度の選別および個別化治療の技術プラットフォームを提供することを示している。

マイクロフルイディクス;細胞微小環境;標的薬物濃度選別;並列共培養