神経細胞を用いた生体信号計測システム「神経プローブ」に関する研究

• Project/Area Number: 11750367
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Measurement engineering
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 八木 透 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (90291096)
• Project Period (FY): 1998 – 2000
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2000)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2000: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 1999: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 電極アレイ / 神経細胞 / 培養 / 導電性高分子 / ポリピロール / フォトリソグラフィ / 神経細胞培養 / 軸索誘導 / バイオチップ

Research Abstract

半導体素子上に神経細胞を培養し、その軸索伸長を人工的に制御して神経回路を形成させる技術について研究を行う。これまでITO(indium tin oxide)や白金など、生体適合性が比較的高いといわれる金属材料を用いて作製した微小電極アレイ上に神経細胞を培養し、その軸索誘導を試みてきた。しかし電極アレイ上に細胞を直接培養しようとすると、細胞が培養途中で死滅してしまうため、ポリリジンや細胞外マトリクス分子で電極アレイ表面をコーティングする必要があった。しかしコーティングはインピーダンスを増加させるため、細胞への電気刺激ならびに細胞からの電気記録には好ましくない。したがって生体組織との適合性および導電性の低下を同時に解決する必要がある。そこで、導電性高分子の一つであるポリピロールを材料とすることにより、高い生体適合性と導電性を持つ電極アレイが作製できると考え、ポリピロールのマイクロパターン作製と、培養細胞を用いた生体適合性の評価を行なった。パターン作製には、酸化重合剤の光反応性を利用したフォトリソグラフィを用いた。その結果、マスクパターンの露光時間やピロールの重合時間を最適に設定すれば、最小線幅3μmのポリピロールパターンを作製できることが判明した。またポリピロール上に細胞を培養した結果、培養細胞は突起を伸展して成長し、4週間にわたって生存した。

Research Products

• [Publications] 伊藤雄一郎,八木透,大西保志,木内一壽,内川嘉樹: "導電性高分子を用いた神経刺激電極の作製"電子情報通信学会技術研究報告書. OME200-155. 33-38 (2000)
• [Publications] Ito,Y.,Yagi.T.,Ohnishi,Y.,Kiuchi,K.,Uchikawa,Y.: "A study on conductive polymer for electrical simulation device of cultured neuron"Society for neuroscience 30th annual meeting abstracts. 26(2)796.5. 2123 (2000)
• [Publications] Tanaka,S.Yagi,T.et.al: "Electric charge distribution around stimulationelectrode in retinal implant"Proc.of IEEE Int.Conf.of Systems,Man and Cybernetics,1999. Vol.IV. 386-389 (1999)
• [Publications] Ito,Y.Yagi,T.et.al: "Cultures of neurons on microelectrode array in hybrid retinal implant"Proc.of IEEE Int. Conf. of Systems, Man and Cybernetics. Vol.IV. 414-417 (1999)
• [Publications] Ito,Y.Yagi,T.et.al: "Cultures of neurons on a microelectrode array and controls of their axon growth in hybrid retinal implant"Proc.of 1999 Int.Joint Conf.on Neural Networks. (印刷中). (1999)
• [Publications] Tanaka,S.Yagi,T.et.al: "The electric density distribution around a stimulation electrode array"Proc.of 1999 Int.Joint Conf.on Neural Networks. (印刷中). (1999)
• [Publications] Ito,Y.Yagi,T.et.al: "A cultures of neurons on a microelectrode array in hybrid retinal implant"Investigative Ophthalmology & Visual Science (IOVS). Vol. 40, No.4. 734 (1999)