DNAナノチューブを利用した高い生体適合性を有する細胞内刺激電極アレイの研究開発
| Project/Area Number |
21J14374
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
PENG ZUGUI 東京工業大学, 工学院, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | 人工細胞膜 / DNAナノチューブ |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は，ブレインマシンインタフェース（BMI）に適した高い生体適合性を有する、人工細胞膜とDNAナノチューブによって構成された神経細胞内刺激電極アレイの開発を目的とする．高性能なBMIを実現するには，この電極アレイは，細胞内刺激を実現するとともに高い生体適合性を有する．本研究の成果は，BMI技術の新たなブレイクスルーをもたらし，障害者のQOL向上につながると考えられる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，人工細胞膜とDNAナノチューブを用いた高い生体適合性を有する神経細胞内刺激電極アレイの開発を目指す．これまで提案電極の実現のための基盤技術の開発を行った．具体的には，1) ジメチルポリシロキサン（PDMS）上に高い機械強度を有する人工細胞膜の形成，2）長さが制御可能なDNAナノチューブの試作，3)作製したDNAナノチューブと人工細胞膜の相互作用の調査を行った．以下に，それぞれの詳細を述べる．
1) PDMS上に高い機械強度を有する人工細胞膜の形成．脂質の自発展開現象を用いて，硬いPDMS表面で高い機械的強度人工細胞を形成した．また，PDMSに対して適切なプラズマ処理を施すことにより，膜の形成速度や形成した膜の形状をコントロールできることがわかった．本技術は，提案電極の基板技術として重要な意味を持つ．
2) 長さが制御可能なDNAナノチューブの試作．従来のDNAナノチューブの表面を化学修飾することで，長さが自由に伸長できる仕組みを開発した．原子間力顕微鏡を用いてサイズを確認したところ，DNAナノチューブの長さは伸長前34.4 nm，伸長後64.2 nmで，約2倍にすることができた．またDNAナノチューブの物質透過を評価するために，パッチクランプを用いた電気計測実験系を新たに構築した．結果，作製したDNAナノチューブが電荷を透過させ，導電性を持つことが判明した．
3) DNAナノチューブと人工細胞膜の相互作用の調査．作製したDNAナノチューブと人工細胞膜の相互作用を評価できる，水晶振動子マイクロバランスを利用した新たな実験系を構築した．結果，DNAナノチューブが人工細胞膜に導入する様子をリアルタイムで評価することができ，提案電極の性質に関する新たな知見を得た．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(4 results)
