Development of ultra-high resolution electrochemical bioimaging method to elucidate intercellular communication
| Project/Area Number |
19K05687
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 37010:Bio-related chemistry
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| Research Institution | University of Yamanashi (2020-2021)
Tohoku University (2019) |
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Principal Investigator |
Kumi Inoue 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (20597249)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | バイオイメージング / バイポーラ電気化学 / 化学顕微鏡 / 電極アレイ / 電気化学センサ / 細胞間コミュニケーション / 電気化学顕微鏡 / バイポーラ電極 / 微小電極 |
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| Outline of Research at the Start |
細胞間コミュニケーションの解明には、細胞近傍の局所領域で動的に変化を続ける化学情報を定量的に観察できる手段が必要である。細胞本来の活動を乱さずに観察するためには非染色・低侵襲に計測できる技術が必要であり、微小電極を用いる電気化学イメージング技術が期待されているが、必要な解像度と速度を併せ持つ技術の完成には未だ至っていない。そこで本研究では各電極への導線を必要としない「微細バイポーラ電極アレイ」を利用することで、高解像度かつ高速の電気化学イメージングを実現し、神経細胞からのドパミン放出のような単一細胞レベルの生体機能イメージングを行える革新的な観察プラットフォームの構築を行う。
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| Outline of Final Research Achievements |
To elucidate cell-cell communication, a chemical microscopy is required to quantitatively observe chemical information that changes dynamically in a local region near the cell. An electrochemical imaging technique using microelectrode is expected to observe the activity of cells with minimal invasion. However, conventional electrochemical microscopy has a trade-off between temporal resolution and spatial resolution. In this study, we realized high-resolution and high-speed electrochemical imaging by using a micro bipolar electrode array that does not require a lead wire to each electrode. We also demonstrated biological activity imaging including cell respiration imaging and dopamine imaging using this platform.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では、生命システムの解明ツールとして利用可能な動的化学イメージング技術として、新たにバイポーラ電気化学顕微鏡の原理を確立し、その応用可能性を示した。本原理は、従来の電気化学顕微鏡の課題であった時間分解能と空間分解能の両立にブレークスルーをもたらすもので、ラベルフリーに直接的かつリアリタイムに1細胞レベルの局所領域の化学情報を可視化することができるため、細胞間の化学反応ネットワーク解明などが可能な新たな顕微鏡システムを提供できる。
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Report
(4 results)
Research Products
(50 results)
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[Journal Article] Real-time imaging of photosynthetic oxygen evolution from spinach using LSI-based biosensor2019
Author(s)
Shigenobu Kasai, Yamato Sugiura, Ankush Prasad, Kumi Y. Inoue, Teruya Sato, Tomohiro Honmo, Aditya Kumar, Pavel Pospisil, Kosuke Ino, Yuka Hashi, Yoko Furubayashi, Masahki Matsudaira, Atsushi Suda, Ryota Kunikata and Tomokazu Matsue
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Journal Title
Sci. Rep
Volume: 9
Issue: 1
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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