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2020 Fiscal Year Annual Research Report

Development of Nanosheet-Based Wireless Probes for Multi-Simultaneous Monitoring of Action Potentials and Neurotransmitters

Research Project

Project/Area Number 18H03539
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

藤枝 俊宣  東京工業大学, 生命理工学院, 講師 (70538735)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 太田 宏之  防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 薬理学, 講師 (20535190)
小林 正治  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (40740147)
武岡 真司  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20222094)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywordsポリイミド / インクジェット印刷 / 分子インプリント / 電解重合 / ポリピロール / ドーパミン / ノルエピネフリン / セロトニン
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、脳組織に対して神経電極の低侵襲な穿刺を目指すべく、柔らかい高分子ナノ薄膜とインクジェット印刷技術を組み合わせることで、フレキシブルな神経電極を開発する。令和2年度の成果は以下のとおりである。
(1)分子インプリント法による炭素電極の表面改質
ガラス状炭素電極表面にドーパミン(DA)を鋳型とするポリピロール(PPy)からなる分子インプリント(MIP)層を修飾することで、DAに対する感度が向上することを見出した。MIP層を有する炭素電極は、ノルエピネフリン(NE)およびセロトニン(5-HT)の共存下においてもDAを高感度かつ選択的に計測することに成功した。
(2)分子インプリント層を有する薄膜状神経プローブの開発
ポリイミドフィルム(25 μm厚)表面に金ナノインクから電極をインクジェット印刷にて形成した。次いで、金電極表面にDAを鋳型とするMIP層を作製することで、柔軟性に優れる薄膜状神経プローブを開発した。ドーパミンに対する選択性を評価したところ、ガラス状炭素電極の場合と同様にDAに対する感度の向上が示された。また、NEおよび5-HTの共存下においてもDAを高感度かつ選択的に計測可能であった。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (25 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 6 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Scuola Superiore Sant'Anna(イタリア)

    • Country Name
      ITALY
    • Counterpart Institution
      Scuola Superiore Sant'Anna
  • [Int'l Joint Research] Singapore Univ of Technology and Design(シンガポール)

    • Country Name
      SINGAPORE
    • Counterpart Institution
      Singapore Univ of Technology and Design
  • [Journal Article] 埋め込み型光デバイスと生体接着型ナノシートを用いたメトロノミック光線力学療法2021

    • Author(s)
      桐野 泉, 守本 祐司, 山岸健人, 高橋 功, 武岡真司, 天野日出, 上本伸二, 藤枝 俊宣
    • Journal Title

      光アライアンス

      Volume: 32(1) Pages: 1~6

  • [Journal Article] Ultra-thin, transparent, porous substrates as 3D culture scaffolds for engineering ASC spheroids for high-magnification imaging2020

    • Author(s)
      Suematsu Yoshitaka、Tsai Ya An、Takeoka Shinji、Franz Clemens M.、Arai Satoshi、Fujie Toshinori
    • Journal Title

      Journal of Materials Chemistry B

      Volume: 8 Pages: 6999~7008

    • DOI

      10.1039/D0TB00723D

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Coupled FEM‐SPH Modeling Technique to Investigate the Contractility of Biohybrid Thin Films2020

    • Author(s)
      Vannozzi Lorenzo、Mazzocchi Tommaso、Hasebe Arihiro、Takeoka Shinji、Fujie Toshinori、Ricotti Leonardo
    • Journal Title

      Advanced Biosystems

      Volume: 4 Pages: 1900306~1900306

    • DOI

      10.1002/adbi.201900306

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Stretchable and High‐Adhesive Plasmonic Metasheet Using Al Subwavelength Grating Embedded in an Elastomer Nanosheet2020

    • Author(s)
      Kumagai Hayato、Fujie Toshinori、Sawada Kazuaki、Takahashi Kazuhiro
    • Journal Title

      Advanced Optical Materials

      Volume: 8 Pages: 1902074~1902074

    • DOI

      10.1002/adom.201902074

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] エラストマーナノシートを用いた伸縮性プラズモニックカラーシート2020

    • Author(s)
      髙橋 一浩, 熊谷 隼人, 藤枝 俊宣
    • Journal Title

      コンバーテック

      Volume: 572(48) Pages: 40~45

  • [Journal Article] 伸縮性ナノシートを用いた可変プラズモニックカラーシート2020

    • Author(s)
      髙橋 一浩, 熊谷 隼人, 藤枝 俊宣
    • Journal Title

      機能材料

      Volume: 11(471) Pages: 57~66

  • [Journal Article] 細胞担持ナノシートの開発と難治性皮膚潰瘍治療への応用2020

    • Author(s)
      藤枝 俊宣, 青木伸峰
    • Journal Title

      外科と代謝・栄養

      Volume: 54(4) Pages: 188~193

  • [Journal Article] ソフトロボットのしなやかな動きを支えるナノ薄膜型デバイス2020

    • Author(s)
      鉄 祐磨, 藤枝 俊宣
    • Journal Title

      高分子

      Volume: 69 Pages: 210~211

  • [Presentation] Printed nanofilms for medical and health-care applications2021

    • Author(s)
      Fujie, T.
    • Organizer
      Joint Workshops between TokyoTech & RWTH Aachen
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] フェニルボロン酸ハイドロゲルと薄膜状キャパシタを用いた高血糖状態の検出機構の開発と無線伝送への応用2021

    • Author(s)
      藤田 創, 山岸 健人, 田原 優, 橋本 道尚, 藤枝 俊宣
    • Organizer
      電気化学会第88回大会
  • [Presentation] 生体貼付型デバイスによるデジタルヘルスケアへの挑戦2021

    • Author(s)
      藤枝 俊宣
    • Organizer
      Future Trend in Polymer Science 2020 (FTiPS 2020)
    • Invited
  • [Presentation] 高分子ナノシートのバイオ・エレクトロニクス展開2021

    • Author(s)
      藤枝 俊宣
    • Organizer
      高分子学会東海支部令和2年度東海シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] Printed Nanofilm to Engineer Bioelectronic “Second Skin”2020

    • Author(s)
      Fujie, T.
    • Organizer
      4th NanoLSI Symposium, Chemistry-Driven Challenges: from Molecule to Nano/Microscale
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 高分子ナノ薄膜からなる生体貼付型デバイスの開発2020

    • Author(s)
      藤枝 俊宣
    • Organizer
      ナノ学会(ナノ構造・物性-ナノ機能・応用部会合同シンポジウム)
    • Invited
  • [Presentation] ナノシート工学に基づく生体貼付型デバイスの開発2020

    • Author(s)
      藤枝 俊宣
    • Organizer
      木原記念横浜生命科学振興財団LIP. YOKOHAMA BIBLIOセミナー, Yokohama Scientists Spotlight
    • Invited
  • [Presentation] 高分子ナノシートが拓く医療・ヘルスケア技術2020

    • Author(s)
      藤枝 俊宣
    • Organizer
      20-1高分子表面研究会(ヘルスケアと表面・界面)
    • Invited
  • [Presentation] 多孔質ナノシートを用いた脂肪組織由来幹細胞のスフェロイド形成制御2020

    • Author(s)
      藤枝 俊宣, 末松 良隆, 武岡 真司
    • Organizer
      第69回高分子討論会
  • [Presentation] グルコース感受性ハイドロゲルと薄 膜状キャパシタからなる無線通信型血糖値測定デバイスの開発2020

    • Author(s)
      藤田 創, 山岸 健人, 橋本 道尚, 藤枝 俊宣
    • Organizer
      第81回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 非標識神経伝達物質検出に向けた分子インプリント法によるMEMS 光干渉型表面応力センサの作製2020

    • Author(s)
      高橋 利昌, 太田 宏之, 藤枝 俊宣, 澤田 和明, 髙橋 一浩
    • Organizer
      第81回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] グルコース感受性ハイドロゲルと薄膜状キャパシタからなる皮膚貼付型デバイスの開発2020

    • Author(s)
      藤田 創, 山岸 健人, 橋本 道尚, 藤枝 俊宣
    • Organizer
      第69回高分子学会年次大会
  • [Remarks] 研究室ホームページ

    • URL

      https://sites.google.com/view/fujie-laboratory/

  • [Remarks] 第4回「バイオインダストリー奨励賞」を受賞

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/news/2020/047459.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 生体由来物質計測用デバイス2020

    • Inventor(s)
      藤枝俊宣, 藤田 創
    • Industrial Property Rights Holder
      東京工業大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2020-077990

URL: 

Published: 2021-12-27  

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