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細胞活動のモニタリングを指向した有機トランジスタ型バイオ分析手法の開発

Research Project

Project/Area Number 18F18800
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Nano/Microsystems
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

南 豪  東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (70731834)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) DIDIER PIERRE  東京大学, 生産技術研究所, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2018-11-09 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2020: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
Fiscal Year 2019: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords有機トランジスタ / マイクロ流路 / 人工レセプター / 分子認識 / リアルタイムモニタリング / グルコース / リアルタイム測定 / 有機薄膜トランジスタ / 分子認識化学
Outline of Annual Research Achievements

有機トランジスタは活性層に有機半導体材料を用いた電子デバイスであり,ゲートから電圧を掃引すると非線形的な電圧-電流特性を示す.従って,適切に分子認識部位を導入すると,標的種の捕捉に伴うスイッチング特性変化が得られるため,化学センサのプラットフォームとして利用可能である.本研究では,細胞の糖代謝のリアルタイムモニタリングを指向し,マイクロ流路を実装した有機トランジスタ型センサを開発した.本デバイスは,ゲートを一部延長した延長ゲート型の構造をとり,当該金電極上に糖認識部位となる人工レセプターを修飾して検出部位とした.
延長ゲート上にマイクロ流路を形成するにあたり,シミュレーション(COMSOL)を用いてマイクロ流路内における溶液の拡散挙動を追跡し,流速やチャンバーのサイズ・形状などの最適化を行った.最適化したデバイスに含糖溶液を送液すると,延長ゲート上で生じる糖の捕捉に伴う有機トランジスタの特性変化を観測した.糖の濃度増減に伴い,トランジスタ特性は可逆的に変化し,グルコースのリアルタイムモニタリングを達成した.本結果は,当該デバイスは再現性よく繰り返し測定可能であることを示唆する.すなわち,延長ゲート型有機トランジスタとマイクロ流路との連結が,グルコース等の生体関連物質の検出に有用であることが明らかとなった.更なる展開として,チャンバー内で肝細胞を培養し,肝細胞の代謝におけるグルコース濃度変化の検出を試みた.本研究を通して,有機エレクトロニクスがリアルタイムバイオアッセイに適用し得ることを見出した.

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2021 2020 2019 Other

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

  • [Journal Article] Extended-gate-type Organic Field-effect Transistors for the Detection of Potential Psychological Stress Markers2021

    • Author(s)
      Didier Pierre, Blomenkamp Hans, Kubota Riku, Sasaki Yui, Minami Tsuyoshi
    • Journal Title

      Sensors and Materials

      Volume: 33 Issue: 1 Pages: 211

    • DOI

      10.18494/SAM.2021.3066

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • Year and Date
      2021-01-22
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Non-enzymatic lactate detection by an extended-gate type organic field effect transistor2020

    • Author(s)
      Didier Pierre, Minami Tsuyoshi
    • Journal Title

      Semiconductor Science and Technology

      Volume: 35 Issue: 11 Pages: 11LT02-11LT02

    • DOI

      10.1088/1361-6641/abb288

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Microfluidic System with Extended‐Gate‐Type Organic Transistor for Real‐Time Glucose Monitoring2020

    • Author(s)
      Didier Pierre、Lobato‐Dauzier Nicolas、Clement Nicolas、Genot Anthony J.、Sasaki Yui、Leclerc Eric、Minamiki Tsukuru、Sakai Yasuyuki、Fujii Teruo、Minami Tsuyoshi
    • Journal Title

      ChemElectroChem

      Volume: 7 Issue: 6 Pages: 1332-1336

    • DOI

      10.1002/celc.201902013

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] A microfluidic system with an extended-gate type organic field-effect transistor for real-time glucose monitoring2019

    • Author(s)
      Didier Pierre
    • Organizer
      10th International Conference on Molecular Electronics and BioElectronics
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マイクロ流路デバイスを連結した延長ゲート有機トランジスタ型化学センサの開発2019

    • Author(s)
      Didier Pierre、南 豪
    • Organizer
      2019年電気化学秋季大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Remarks] 日経産業新聞「血糖センサー 長期安定使用」

    • URL

      http://www.tminami.iis.u-tokyo.ac.jp/wp-content/uploads/2020/04/gkucose-sensor-nikkei.pdf

    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2018-11-12   Modified: 2024-03-26  

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