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微細加工シリコンチップに基づく人工細胞膜を用いた高効率薬物副作用検査系の構築

Research Project

Project/Area Number 17J02362
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied materials
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

山浦 大地  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsシリコン微細加工 / 表面科学 / バイオエレクトロニクス / イオンチャネル / 創薬 / ナノテクノロジー / 半導体微細加工
Outline of Annual Research Achievements

昨年度までの研究成果によって、脂質膜の安定性を大きく向上させることに成功したが、本研究の目的である高効率な薬物副作用のためには、複数の薬物の副作用を同時に測定することができる系の構築が必要である。本研究では、そのための系として、上述のシリコン基板を多数保持でき、一度に複数の膜を同時に形成することができるマルチウェル型チャンバーの構築に取り組んだ。マルチウェル型のアレイチャンバーに関しては、すでに本研究室での先行研究において9ウェル型のチャンバーの設計・製作を行っていたが、測定中に水漏れが起こってしまうことや、測定に必要とするタンパク質の量が多い、作業性が悪いなどの様々な欠点を抱えていた。本研究では、これらの欠点を克服した上でのウェル数の拡張を目指し、16ウェル型のアレイチャンバーの設計・製作を行った。このチャンバーは9ウェル型アレイチャンバーで問題となっていた、必要なタンパク質量や測定中の水漏れ等の問題をほぼ解決しており、これによって高効率な薬物副作用検査系構築のための基盤技術を確立することができたといえる。また、上記以外にも、窓を開けたチャンバーを用いて、脂質膜内部に半導体ナノ材料(PCBM: [6,6]-Phenyl-C61-Butyric Acid Methyl Ester)を包埋し、その光応答を見るという研究も並列して行った。その結果、光が膜に照射されている間のみ電流値が変動するという現象を発見した。この技術は液中で動作する光センサへの応用を期待することができる。以上により、本研究によって培われた技術は将来的に、創薬費用の低減につながるだけでなく、各種バイオセンサや、生体内で働くタンパク質の機能調査を効率的に行うデバイス、新しい動作原理を持つ光デバイスの創製などの様々な用途への応用が期待できる。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Photomodulation of electrical conductivity of a PCBM-doped free-standing lipid bilayer in buffer solution2019

    • Author(s)
      Kanomata Kensaku、Deguchi Takafumi、Ma Teng、Haseyama Takumi、Miura Masanori、Yamaura Daichi、Tadaki Daisuke、Niwano Michio、Hirano-Iwata Ayumi、Hirose Fumihiko
    • Journal Title

      Journal of Electroanalytical Chemistry

      Volume: 832 Pages: 55-58

    • DOI

      10.1016/j.jelechem.2018.10.039

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Amphiphobic Septa Enhance the Mechanical Stability of Free-Standing Bilayer Lipid Membranes2018

    • Author(s)
      Daichi Yamaura, Daisuke Tadaki, Shun Araki, Miyu Yoshida, Kohei Arata, Takeshi Ohori, Ken-ichi Ishibashi, Miki Kato, Teng Ma, Ryusuke Miyata, Hideaki Yamamoto, Ryugo Tero, Masao Sakuraba, Toshio Ogino, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 印刷中 Issue: 19 Pages: 5615-5622

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.8b00747

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Micro- and nanofabrication methods for ion channel reconstitution in bilayer lipid membranes2018

    • Author(s)
      Tadaki Daisuke、Yamaura Daichi、Arata Kohei、Ohori Takeshi、Ma Teng、Yamamoto Hideaki、Niwano Michio、Hirano-Iwata Ayumi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 57

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mechanically stable solvent-free lipid bilayers in nano- and micro-tapered apertures for reconstitution of cell-free synthesized hERG channels.2017

    • Author(s)
      Daisuke Tadaki, Daichi Yamaura, Shun Araki, Miyu Yoshida, Kohei Arata, Takeshi Ohori, Ken-ichi Ishibashi, Miki Kato, Teng Ma, Ryusuke Miyata, Yuzuru Tozawa, Hideaki Yamamoto, Michio Niwano, and Ayumi Hirano-Iwata
    • Journal Title

      Scientific Report

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 17736-17736

    • DOI

      10.1038/s41598-017-17905-x

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Chemically modified apertues enhanced stability of free-standing bilayer lipid membranes2018

    • Author(s)
      Daichi Yamaura, Daisuke Tadaki, Hideaki Yamamoto, and Ayumi Hirano-Iwata
    • Organizer
      10th International Symposium on Organic Molecular Electronics,
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Functinalized aperture surface with enhanced stability of free-standing phospholipid membrane2018

    • Author(s)
      Daichi Yamaura, Daisuke Tadaki, Teng Ma, Hideaki Yamamoto and Ayumi Hirano-Iwata
    • Organizer
      European Materials Research Society 2018 spring meeting
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Amphiphobic Septa Enhance the Mechanical Stability of Bilayer Lipid Membranes2018

    • Author(s)
      Daichi Yamaura, Daisuke Tadaki, Hideaki Yamamoto, Teng Ma and Ayumi Hirano-Iwata
    • Organizer
      2018 International Conference on Solid State devices and materials
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Stability control of bilayer lipid membrane by self-assembled monolayer2017

    • Author(s)
      Daichi Yamaura, Daisuke Tadaki, Hideaki Yamamoto, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata
    • Organizer
      Interbatinal conference on molecular electronics and bioelectronics
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Modified aperture surface with self-assembled monolayer enhanced stability of suspended lipid membrane2017

    • Author(s)
      Daichi. Yamaura, Daisuke Tadaki, Hideaki Yamamoto, Michio Niwano and Ayumi Hirano-Iwata
    • Organizer
      11th International Symposium on Nanomedicine
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マルチウェル型チャンバーによる高効率薬物副作用検査系の構築2017

    • Author(s)
      山浦大地、宮田隆典、荒木駿、但木大介、山本英明、平野愛弓
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 平野研究室

    • URL

      http://www.riec.tohoku.ac.jp/~hir-lab/

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 電気通信研究所

    • URL

      http://www.riec.tohoku.ac.jp/ja/information/award/2017/12/post-16110/

    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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