Advanced design and application of an electrochemical sensor for monitoring of glutamate in brain slices

• Project/Area Number: 25410149
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Analytical chemistry
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: SUGAWARA Masao 日本大学, 文理学部, 教授 (50002176)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2013: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: L-グルタミン酸 / 電気化学センサー / ｆEPSP / 急性脳スライス / 神経伝達物質 / 可視イメージング / バイオセンシング / グルタミン酸 / ｆＥＰＳＰ / マウス海馬 / 長期増強現象 / マウス海馬断片 / 海馬断片

Outline of Final Research Achievements

An obstacle for the simultaneous monitoring of field excitatory postsynaptic potentials (fEPSPs) and glutamate currents at a glass capillary-based L-glutamate sensor was investigated. The proposed protocols were tested to acquire Faradaic currents at the region CA1 of mouse hippocampal slices and showed that the present approach is a useful technique knowing L-glutamate level at CA1 region in brain slices. We showed an evidence that the release of glutamate is enhanced after the induction of long-term potentiation in the presence and absence of an AMPA receptor CNQX. Also, we proposed a new method for chemical imaging of extracellular L-glutamate in a flow system.

Research Products

• [Journal Article] Monitoring of cholesterol oxidation in a lipid bilayer membrane using streptolysin O as a sensing and signal transduction element (2016)
  • Author(s): A. Shoji, K. Ikeya, Miki Aoyagi, R. Takatsuji, Akio Yanagida, Y. Shibusawa, M. Sugawara
  • Journal Title: J. Pharm. Biomed. Anal. Volume: 128 Pages: 455-461
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Giant unilamellar vesicles containing rhodamine 6G as a marker for immunoassay for BSA and lipocaline-2 (2016)
  • Author(s): M. Sakamoto A. Ashoji, M. Sugawara
  • Journal Title: Anal. Biochem. Volume: 505 Pages: 66-72
  • DOI: 10.1016/j.ab.2016.04.011
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Visual Assay of Total Iron in Human Serum with Bathophenanthrolin Disulfonate-accommodated MCM-41 (2016)
  • Author(s): M. Sakamoto, K. Hizawa, M. Hosaka, M. Sugawara
  • Journal Title: Analytical Sciences Volume: 32 Issue: 2 Pages: 241-244
  • DOI: 10.2116/analsci.32.241
  • NAID: 130005125632
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] タンパク質および神経阻害剤がキャピラリー型L-グルタミン酸センサーの応答に及ぼす影響 (2015)
  • Author(s): 池澤香奈，菅澤 隆幸，池上由季，穂積志津子，東海林敦, 菅原正雄
  • Journal Title: 分析化学 Volume: 64 Pages: 243-250
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] An Enzyme-entrapped Agarose Gel for Visualization of Ischemia-induced L-Glutamate Fluxes in Hippocampal Slices in a Flow System (2015)
  • Author(s): K. Tanak, A. Shouji, M. Sugawara
  • Journal Title: Analytical Sciences Volume: 31 Issue: 4 Pages: 321-325
  • DOI: 10.2116/analsci.31.321
  • NAID: 130005061534
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Electrochemical monitoring of extracellular L-glutamate levels released by high-frequency stimulation at CA1 of hippocampal slices with a glass capillary-based glutamate sensor (2014)
  • Author(s): Y. Ikegami, S. Hozumi, A. Shoji, A. Hirano-Iwata, T. Bliss, M. Sugawara
  • Journal Title: Sensing and Bio-Sensing Research Volume: 2 Pages: 31-37
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Interference between Field Excitatory Postsynaptic Potentials and Simultaneously Recorded Chronoamperometric L-Glutamate Currents in Mouse Hippocampal Slices (2014)
  • Author(s): Ayumi Hirano-Iwata, Ryosuke Matsumura, Ryuta Tezuka, Michio Niwano, Tim V. P. Bliss, Masao Sugawara
  • Journal Title: Electrochem. Commun. Volume: 45 Pages: 1-4
  • DOI: 10.1016/j.elecom.2014.04.016
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Pore-forming Compounds as Signal Transduction Elements for Highly Sensitive Biosensing (2014)
  • Author(s): M. Sugawara, A.Shoji, M. Sakamoto
  • Journal Title: Analytical Sciences Volume: 30 Issue: 1 Pages: 119-128
  • DOI: 10.2116/analsci.30.119
  • NAID: 130004442232
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evaluation of cathepsin B activity for degrading collagen IV using a surface plasmon resonance method and circular dichroism spectroscopy (2014)
  • Author(s): A. Shoji, M. Kabeya, Y. Ishida, A. Yanagida, Y. Shibusawa, M. Sugawara
  • Journal Title: J. Pharm. Biomed. Volume: 95 Pages: 47-53
  • DOI: 10.1016/j.jpba.2014.02.009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Implantable Patch Sensor for L-Glutamate in Hippocampal Slices (2013)
  • Author(s): N. Soma, N. Watanabe, A. Shoji, M. Sugawara
  • Journal Title: Analytical Sciences Volume: 29 Issue: 2 Pages: 181-185
  • DOI: 10.2116/analsci.29.181
  • NAID: 10031156853
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • Peer Reviewed
• [Presentation] The Design of Bilayer Lipid Membranes as a Platform for Channel-Based Biosensing (2017)
  • Author(s): M. Sugawara
  • Organizer: 8th International Workshop on Nanostructures & Nanoelectronics
  • Place of Presentation: 仙台市青葉区 東北大学電気通信研究所
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 阻害剤共存下でのL-グルタミン酸センサーの容量性電流に関する基礎検討 (2016)
  • Author(s): 今村 俊裕，池上 由季， 穂積 志津子， 高橋 裕輔， 平野 愛弓，菅原 正雄
  • Organizer: 日本分析化学会第65年会
  • Place of Presentation: 北海道札幌市北区 北海道大学工学部
• [Presentation] ジャイアントリポソームを用いた高感度蛍光イムノアッセイの構築 (2016)
  • Author(s): 阪本 美里, 高橋 裕輔, 東海林 敦, 菅原 正雄
  • Organizer: 日本分析化学会第65年会
  • Place of Presentation: 北海道札幌市北区 北海道大学工学部
• [Presentation] 脂質膜内に存在するコレステロールの酸化反応評価 (2016)
  • Author(s): 東海林 敦, 山本 美友, 柳田 顕郎, 菅原 正雄
  • Organizer: 日本分析化学会第65年会
  • Place of Presentation: 北海道札幌市北区 北海道大学工学部
• [Presentation] Alamethicinチャネルを用いる蛍光イムノアッセイの構築 (2016)
  • Author(s): 西下直希, 坂本美里, 東海林 敦, 菅原正雄
  • Organizer: 日本分析化学会第65年会
  • Place of Presentation: 北海道札幌市北区 北海道大学工学部
• [Presentation] 固定化リポソームを用いる脂質内コレステロールの酸化反応の計測法 (2015)
  • Author(s): 東海林 敦、池谷 佳奈 吉川未季子 柳田顕朗 菅原正雄
  • Organizer: 日本分析化学会64年会
  • Place of Presentation: 福岡県福岡市西区北岡 福岡九州大学伊都キャンパス
  • Year and Date: 2015-09-10
• [Presentation] ジャイアントリポソームをマーカーとして用いるイムノアッセイの基礎検討 (2015)
  • Author(s): 阪本美里、菅原正雄
  • Organizer: 日本分析化学会64年会
  • Place of Presentation: 福岡県福岡市西区北岡 福岡九州大学伊都キャンパス
  • Year and Date: 2015-09-10
• [Presentation] 安定な微小平面脂質膜を用いるイムノセンサーの検討 (2015)
  • Author(s): 富永 総、西尾将人、菅原正雄
  • Organizer: 日本分析化学会64年会
  • Place of Presentation: 福岡県福岡市西区北岡 福岡九州大学伊都キャンパス
  • Year and Date: 2015-09-10
• [Presentation] バソフェナントロリンスルホン酸封入MCM-41を用いる血清鉄の目視分析法の構築 (2015)
  • Author(s): 阪本美里、日澤啓太、保坂 学、菅原正雄
  • Organizer: 日本分析化学会第75回分析化学討論会
  • Place of Presentation: 山梨県甲府市武田 山梨大学甲府キャンパス
  • Year and Date: 2015-05-23
• [Presentation] ジャイアントリポソーム（GUVs）を用いたパッチセンサーの開発 (2014)
  • Author(s): 福田裕之、坂本美里、渡部成美、菅原正雄
  • Organizer: 日本分析化学会第６３年会
  • Place of Presentation: 広島
  • Year and Date: 2014-09-19
• [Presentation] 海馬CA1領域の高頻度刺激時に放出されるグルタミン酸の計測 (2014)
  • Author(s): 渡部 成美、池上 由季、穂積 志津子、東海林 敦、平野 愛弓、 菅原 正雄
  • Organizer: 日本分析化学会第６３年会
  • Place of Presentation: 広島
  • Year and Date: 2014-09-19
• [Presentation] 平野愛弓, 松村亮佑，菅原正雄，庭野道夫 (2014)
  • Author(s): マウス脳スライス内におけるグルタミン酸電流に及ぼす興奮性後シナプス電位の影響
  • Organizer: 日本分析化学会第６３年会
  • Place of Presentation: 広島
  • Year and Date: 2014-09-19
• [Presentation] 脂質二分子膜内ステロールの酸化反応評価法に関する基礎検討 (2014)
  • Author(s): 池谷 佳奈、青柳 美紀、高辻 龍太郎、柿崎 郁美、東海林 敦、柳田 顕郎、渋澤 庸一、菅原 正雄
  • Organizer: 第27回バイオメディカル分析科学シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-08-20
• [Presentation] 脂質二分子膜内ステロール化合物によるストレプトリジン O のナノポア形成能の制御 (2014)
  • Author(s): 青柳 美紀，高辻 龍太郎，柿崎 郁美，東海林 敦，柳田 顕郎，渋澤 庸一，菅原 正雄
  • Organizer: 日本薬学会134回年会
  • Place of Presentation: 熊本
• [Presentation] コラーゲン IV を用いるカテプシン B 阻害活性の評価 ： 表面プラズモン共鳴法の適用
  • Author(s): 石田裕樹、東海林敦、渡部成美 菅原正雄
  • Organizer: 日本分析化学会第６２年会
  • Place of Presentation: 大阪