Development of ion conductance microscopy with high spatio-temporal resolution for visualizing nanostructures of bio samples in liquid environment

• Project/Area Number: 26790048
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Thin film/Surface and interfacial physical properties
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: Watanabe Shinji 金沢大学, バイオAFM先端研究センター, 助教 (70455864)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 物理計測・制御 / 走査プローブ顕微鏡 / ナノバイオ / メゾスコピック系

Outline of Final Research Achievements

We have succeeded in capturing topographic images of samples located in liquid environments from over 10 um scale down to the sub-10 nm scale within a few seconds.
Clearly resolved images of biological samples with sub-10-nm vertical and lateral structures demonstrate the capability of scanning ion conductance microscopy for imaging actions in biological systems with high spatial resolution.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ナノピペットを用いる走査型プローブ顕微鏡、走査型イオン伝導顕微鏡の高速化に取り組み、従来の100倍程度高速でイメージングできる装置を開発した。これを用いて、いくつかのバイオ試料のイメージングを行った。本装置は、生細胞などのダメージに弱いバイオ試料の形状のイメージングやその動態を計測するのに有用であると考えられる。

Research Products

• [Presentation] ナノピペットによる単一細胞解析技術 (2017)
  • Author(s): 渡辺信嗣
  • Organizer: がん進展制御研究所セミナー
  • Place of Presentation: 金沢市、金沢大学がん進展制御研究所
  • Year and Date: 2017-03-30
  • Invited
• [Presentation] 高速イオン伝導顕微鏡の開発 (2017)
  • Author(s): 渡辺信嗣
  • Organizer: 日本顕微鏡学会第41回関東支部講演会
  • Place of Presentation: 東京都、産業技術総合研究所 臨海副都心センター別館
  • Year and Date: 2017-02-25
  • Invited
• [Presentation] High-speed ion conductance microscopy for studying biological samples (2016)
  • Author(s): Shinji Watanabe, and Toshio Ando
  • Organizer: ICSPM24
  • Place of Presentation: ハワイ、コンベンションセンター
  • Year and Date: 2016-12-16
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 次世代高速SPM装置の開発（その4） (2016)
  • Author(s): 渡辺信嗣、安藤敏夫
  • Organizer: 2016年度VBL成果報告会
  • Place of Presentation: 金沢市、金沢大学
  • Year and Date: 2016-12-08
• [Presentation] Development of high-speed scanning ion conductance microscopy for visualizing biological samples in action (2016)
  • Author(s): Shinji Watanabe, Hiroki Watanabe, Noriyuki kodera, Takayuki uchihashi, Hiroki konno, and Toshio Ando
  • Organizer: 4th Kanazawa bio-AFM workshop
  • Place of Presentation: 金沢市、KKRホテル
  • Year and Date: 2016-10-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 高速イオン伝導顕微鏡の開発 (2016)
  • Author(s): 渡辺信嗣
  • Organizer: （株）生体分子計測研究所セミナー
  • Place of Presentation: つくば市、生体分子計測研究所
  • Year and Date: 2016-09-29
  • Invited
• [Presentation] 高速イオン伝導顕微鏡による生物試料の高解像観察 (2016)
  • Author(s): 渡辺信嗣, 渡辺大輝, 古寺哲幸, 内橋貴之, 安藤敏夫
  • Organizer: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 新潟市 朱鷺メッセ
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] High-speed scanning ion conductance microscopy: a challenge to visualize structural dynamics on live cell / organeralle membranes with sub-10 nm resolution (2016)
  • Author(s): S. Watanabe
  • Organizer: ゆらぎと構造の協奏 第3回領域研究会
  • Place of Presentation: 九州大学 伊都キャンパス
  • Year and Date: 2016-06-19
• [Presentation] Functional extension of high-speed atomic force microscopy (2016)
  • Author(s): Toshio Ando, Noriyuki Kodera, Takayuki Uchihashi, Shinji Watanabe, Takamitsu Haruyama, and Hiroki Konno
  • Organizer: ISPM 2016
  • Place of Presentation: スイス、グリンデルワルド
  • Year and Date: 2016-06-13
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 生物試料観察のための高速走査型イオン伝導顕微鏡の開発 (2016)
  • Author(s): 渡邉信嗣、安藤敏夫
  • Organizer: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 東工大 大岡山キャンパス
  • Year and Date: 2016-03-20
• [Presentation] 次世代高速SPMの開発（その３） (2015)
  • Author(s): 渡邉信嗣、安藤敏夫
  • Organizer: 平成27年度VBL・インキュベーション施設研究報告会
  • Place of Presentation: 金沢大学 角間キャンパス
  • Year and Date: 2015-12-08
• [Presentation] 高速走査型イオン伝導顕微鏡の開発 (2015)
  • Author(s): 渡邉信嗣
  • Organizer: 日本顕微鏡学会走査プローブ顕微鏡分科会
  • Place of Presentation: 湯沢ニューオータニホテル
  • Year and Date: 2015-12-06
  • Invited
• [Presentation] Development of high-speed scanning ion conductance microscopy (2015)
  • Author(s): 渡邉信嗣、安藤敏夫
  • Organizer: 第53回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 金沢大学 角間キャンパス
  • Year and Date: 2015-09-13
• [Presentation] 生体分子の動きを捉える高速走査イオン伝導顕微鏡の開発 (2015)
  • Author(s): 渡辺信嗣
  • Organizer: 金沢大学テニュア・トラック教員研究成果発表会
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Year and Date: 2015-03-16
• [Presentation] ナノスケールの生体分子の速い動きを直接観測できる革新的ナノピペット顕微鏡の開発 (2015)
  • Author(s): 渡辺信嗣
  • Organizer: 第5回北陸銀行若手研究者助成金研究成果報告会
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Year and Date: 2015-03-09
• [Presentation] 次世代高速SPMの開発（その２） (2014)
  • Author(s): 渡辺信嗣, 安藤敏夫
  • Organizer: 平成26年度ＶＢＬ・インキュベーション施設研究成果報告
  • Place of Presentation: 金沢大学
  • Year and Date: 2014-12-15
• [Remarks]
  • URL: http://biophys.w3.kanazawa-u.ac.jp/index_J.htm
• [Patent(Industrial Property Rights)] プローブ走査機構、プローブ装置および走査プローブ顕微鏡 (2016)
  • Inventor(s): 渡辺信嗣、安藤敏夫
  • Industrial Property Rights Holder: 渡辺信嗣、安藤敏夫
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2016-11-22
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] プローブ走査機構、プローブ装置および走査プローブ顕微鏡 (2015)
  • Inventor(s): 渡邉信嗣、安藤敏夫
  • Industrial Property Rights Holder: 渡邉信嗣、安藤敏夫
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2015-229108
  • Filing Date: 2015-11-24