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Electron-beam induced single molecular manipulation and nano processing of living cell in aqueous solution

Research Project

Project/Area Number 23680052
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Biomedical engineering/Biological material science
Research InstitutionThe University of Tokyo (2012)
Tokyo University of Agriculture and Technology (2011)

Principal Investigator

HOSHINO Takayuki  東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 講師 (00516049)

Project Period (FY) 2011 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥25,220,000 (Direct Cost: ¥19,400,000、Indirect Cost: ¥5,820,000)
Fiscal Year 2012: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2011: ¥21,060,000 (Direct Cost: ¥16,200,000、Indirect Cost: ¥4,860,000)
Keywords生体情報・計測 / 電子線描画 / 1分子計測 / 電子線励起反応 / バーチャルリアリティ / 分子環境ディスプレイ / リアルタイム観察 / ライブセルイメージ / 細胞膜 / ナノ構造造形 / 導電性高分子 / 1分子加工 / 細胞工学 / マルチスケール生物学 / 電子線 / ナノバイオテクノロジー
Research Abstract

Our study reports a new method of in situ EB lithography in a non-vacuum liquid environment for a complete living cell; in the future, this research could lead to nano-surgery by molecular mechanics on a cell membrane. We expect this first demonstration of in situ nano processing and cellular nano stimulation can be utilized for real time analysis of changes in membrane protein dynamics. Our nano processing on a culturing living cell using an EB-induced reaction could directly manipulate the molecular physical dynamic function and chemical property of the environment. Moreover, theoretically, the EB had less than a nanometer scale wavelength, and the electron range in water was also 10s nm. Therefore this method can provide new approaches for in situ molecular level dynamics manipulation on membrane dynamics-related disorders, for example cancer metastasis, and repairing and regenerating neurons after injury; by combining it with single molecule imaging it can be used to understand how spatio-temporal dynamics affects their mechanisms.

Report

(3 results)
  • 2012 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (27 results)

All 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (20 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Closed-looped in situ nano processing on a culturing cell using an inverted electron beam lithography system2013

    • Author(s)
      Takayuki Hoshino,Kunihiko Mabuchi
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 432(2) Issue: 2 Pages: 345-349

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2013.01.100

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Improvement of Neuronal Cell Adhesiveness on Parylene with Oxygen Plasma Treatment2012

    • Author(s)
      Takayuki Hoshino,Itsuro Saito,ReoKometani, Kazuyuki Samejima,Shinji Matsui,Takafumi Suzuki, Kunihiko Mabuchi,and Yasuhiro X. Kato
    • Journal Title

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      Volume: 113(3) Issue: 3 Pages: 395-398

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2011.11.003

    • NAID

      110009425334

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  • [Journal Article] Neurite Outgrowth of PC12 cells on diX (Parylene) Family Materials2012

    • Author(s)
      Takayuki Hoshino,Itsuro Saito, Haruka Takano, Kazuyuki Samejima, Kunihiko Mabuchi, and Yasuhiro X. Kato
    • Journal Title

      Biotechnology Progress

      Volume: 28(2) Issue: 2 Pages: 587-590

    • DOI

      10.1002/btpr.739

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      2012 Final Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Contracting cardiomyocytes in hydrophobic room-temperature ionic liquid2012

    • Author(s)
      T. Hoshino, K. Fujita, A. Higashi, K. Sakiyama, H. Ohno, and K. Morishima
    • Journal Title

      Biochem. Biophys. Res. Commun

      Volume: 427 Issue: 2 Pages: 379-384

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2012.09.068

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      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electron-Beam Direct Processing on Living Cell Membrane2011

    • Author(s)
      Takayuki Hoshino, Keisuke Morishima
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 99 Issue: 17 Pages: 174102-174102

    • DOI

      10.1063/1.3653278

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  • [Presentation] 水溶液中の電子線励起堆積およびアブレーションによる生細胞への電子線直接描画(第3報)電子線励起反応のリアルタイム観察と制御2013

    • Author(s)
      星野隆行,満渕邦彦
    • Organizer
      第60回応用物理学会春季学術講演会,28p-G16-13(口頭発表)
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学(神奈川)
    • Year and Date
      2013-03-28
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  • [Presentation] バーチャル分子リアリティをつくる~電子線照射による細胞膜上のリアルタイムナノ加工~2013

    • Author(s)
      星野隆行
    • Organizer
      第3回NMMSセミナー(新学術領域研究「ナノメディシン分子科学」)
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2013-01-31
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  • [Presentation] 細胞に「機能を描く」-電子線走査によるバーチャル分子システムの可能性-2012

    • Author(s)
      星野隆行
    • Organizer
      細胞を創る研究会5.0,P-84(ポスターセレクション口頭発表)
    • Place of Presentation
      東京工業大学すずかけホール(東京)
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  • [Presentation] Closed-looped Nano Stimulation Microscope for Living Cell Membrane2012

    • Author(s)
      Takayuki Hoshino,Keisuke.Morishima
    • Organizer
      Proc. 2012 7th IEEE International Conference on Nano/MicroEngineering and Molecular Systems (NEMS 2012), T4C-6
    • Place of Presentation
      Kyoto (Japan)
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  • [Presentation] 細胞に「機能を描く」 -電子線走査によるバーチャル分子システムの可能性-2012

    • Author(s)
      星野隆行
    • Organizer
      細胞を創る研究会5.0
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      東京工業大学すすかけ台キャンパス,神奈川
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  • [Presentation] Feedback Control of Muscle-Powered Optogenetic Bio-actuator Toward Cellular Build-up Wet Robotics,2012

    • Author(s)
      ベースーピン
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      第30回日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター,北海道
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  • [Presentation] バイオアクチュエータの光制御に向けた遺伝子導入した骨格筋の光応答ダイナミクスに関する研究廣岡正也2012

    • Author(s)
      廣岡正也
    • Organizer
      第30回日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター,北海道
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Closed-looped Nano Stimulation Microscope for Living Cell Membrane2012

    • Author(s)
      Takayuki Hoshino, K.Morishima
    • Organizer
      2012 7th IEEE International Conference on Nano/MicroEngineering and Molecular Systems (NEMS2012)
    • Place of Presentation
      Kyoto University Clock Tower Centennial Hall, Kyoto
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Electron-Beam Direct Processing on Living Cell Membrane Toward Ultra High-speed Molecular Manipulation2011

    • Author(s)
      星野隆行,森島圭祐
    • Organizer
      細胞を創る研究会 4.0, P-63
    • Place of Presentation
      千里ライフサイエンスセンター(大阪)
    • Year and Date
      2011-10-24
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  • [Presentation] Electron-Beam Direct Processing on Living Cell Membrane Toward Ultra High-speed Molecular Manipulation2011

    • Author(s)
      星野隆行, 森島圭祐
    • Organizer
      細胞を創る研究会4.0
    • Place of Presentation
      千里ライフサイエンスセンター(大阪)
    • Year and Date
      2011-10-24
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 水溶液中の電子線励起反応を用いたナノ空間の細胞膜の機能制御2011

    • Author(s)
      星野隆行,森島圭祐
    • Organizer
      日本機械学会第3回マイクロ・ナノ工学シンポジウム講演論文集
    • Place of Presentation
      船堀(東京)
    • Year and Date
      2011-09-26
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  • [Presentation] 水溶液中の電子線励起反応を用いたナノ空間の細胞膜の機能制御2011

    • Author(s)
      星野隆行, 森島圭祐
    • Organizer
      日本機械学会第3回マイクロ・ナノ工学シンポジウム講演会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京)
    • Year and Date
      2011-09-26
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 電子線励起作用に よる細胞膜上のナノパターン生成と生体分子操作にむけた応用(On Cell Membrane Nano Patterning Using Electron-Beam Induced Chemical Reaction Toward Single Bio Molecule Manipulation)2011

    • Author(s)
      星野隆行,森島圭祐
    • Organizer
      第49回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      兵庫県立大学(姫路)
    • Year and Date
      2011-09-16
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  • [Presentation] 液相中の電子線励起化学成長法による細胞膜のナノ加工と導電性細胞インターフェースへの応用2011

    • Author(s)
      星野隆行森島圭祐
    • Organizer
      第29回日本ロボット学会学術講演会論文集
    • Place of Presentation
      芝浦工業大学(東京)
    • Year and Date
      2011-09-07
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  • [Presentation] 液相中の電子線励起化学成長法による細胞膜のナノ加工と導電性細胞インターフェースへの応用2011

    • Author(s)
      星野隆行, 森島圭祐
    • Organizer
      第29回日本ロボット学会学術講演会
    • Place of Presentation
      芝浦工業大学(東京)
    • Year and Date
      2011-09-07
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 水溶液中の電子線励起堆積およびアブレーションによる生細胞への電子線直接描画(第2報)-低加速電子線励起による細胞培養液中の堆積反応-2011

    • Author(s)
      星野隆行,森島圭祐
    • Organizer
      第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学(山形)
    • Year and Date
      2011-09-01
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  • [Presentation] 水溶液中の電子線励起堆積およびアプレーションによる生細胞への電子線直接描画(第2報)-低加速電子線励起による細胞培養液中の堆積反応-2011

    • Author(s)
      星野隆行, 森島圭祐
    • Organizer
      第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学(山形)
    • Year and Date
      2011-09-01
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 電子線照射によるリアルタイム細胞機能制御-低加速電子による生体分子加工の提案-2011

    • Author(s)
      星野隆行, 森島圭祐
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2011(ROBOMEC2011)
    • Place of Presentation
      岡山コンベンションセンター(岡山)
    • Year and Date
      2011-05-27
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  • [Presentation] バーチャル分子リアリティをつくる ~電子線照射による細胞膜上のリアルタイムナノ加工~

    • Author(s)
      星野隆行
    • Organizer
      第3回NMMSセミナー(新学術領域研究「ナノメディシン分子科学」)
    • Place of Presentation
      東京大学,東京
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    • Invited
  • [Presentation] 水溶液中の電子線励起堆積およびアブレーションによる生細胞への電子線直接描画(第3報) 電子線励起反応のリアルタイム観察と制御

    • Author(s)
      星野隆行
    • Organizer
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学,神奈川
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://space.geocities.jp/takahoshino/

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      2012 Final Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://space.geocities.jp/takahoshino/index.htm

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-04-06   Modified: 2019-07-29  

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