2021 Fiscal Year Annual Research Report
Research and development of neural interface device composed of artificial cell membrane and membrane protein
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18H03512
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
八木 透 東京工業大学, 工学院, 教授 (90291096)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮本 義孝 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 細胞医療研究部, 研究員 (20425705)
榛葉 健太 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (80792655)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 神経インタフェース / 脂質二重膜 / カーボンナノチューブ / ジャイアントリポソーム / ゲルボール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電気シナプス（ギャップジャンクション）を人工的に実現する本神経インタフェースデバイスは，従来デバイスで問題となっている生体適合性と電気化学的な諸問題を解決できるデバイスである．提案デバイスの特徴は，膜の安定化の目的でボール形状のゲル物質周りに脂質二重膜を構成し、ギャップ結合を実現するために膜タンパク質など膜を貫通するカーボンナノチューブ（CNT）を介して物質輸送を行う点である．
本年度は，昨年度に立ち上げた電気特性の評価実験系を使って，膜タンパク質（αヘモリシン）を導入したゲル内包ジャイアントリポソーム（GUV）に対し，パッチクランプ法を用いた電気特性評価を実施した．その結果，膜の容量の変化，ボルテージクランプによる膜電位のステップ状の変化を見ることができ，膜タンパク質が膜内に挿入されて物質輸送の機能を果たしていることを電気的に確認した．
また，GUVにCNTを組み込み，蛍光顕微鏡下でCNTを介した膜内外の物質輸送の様子を顕微鏡下で観察したところ，リポソーム膜に大きな破壊が見られないこと，蛍光の変化からリポソーム外部から内部へCa2+ が輸送されることを確認した．しかし必ずしも蛍光の変化は期待したほどではなかったため実験を繰り返したところ， CNTと脂質二重膜の間に隙間ができており，その隙間からCa2+が漏れ出ている可能性が見えてきた．以上の実験から，CNTと脂質二重膜との親和性についてより深く検討する必要があることが判明した．なおパッチクランプ法を用いて，Ca2+の透過率を評価する電気特性実験を行ったが，安定した結果が今のところ得られていないため，その原因について現在追及している段階である．
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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