Realization of multi-modal ion image sensor to clarify interaction of neurotransmitters

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H03778
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: Sawada Kazuaki 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40235461)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: マルチモーダルセンサ / バイオセンサ / 半導体センサ

Outline of Final Research Achievements

We have developed a bio-imaging sensor that can acquire more than four kinds of neurotransmitters, ions, and gases with a spatial resolution of less than 5 microns and a temporal resolution of 2 msec. Since conventional microscopes acquire only a single type of information as optical information, it is difficult to understand events that occur in real space because of the interaction of physical and chemical phenomena. By utilizing this sensor, it is possible to visualize the release phenomena of other neurotransmitters that occur simultaneously with the release of a certain ion, while maintaining microscopic positional and temporal information, and thereby elucidate the correlation and expression mechanisms of phenomena that could not be understood before.

Free Research Field

半導体工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

1つ1つの細胞は周辺の同種及び異種細胞等、非常に多くの細胞とコミュニケーションをとることにより、組織、器官として機能する。従って細胞内の理解だけでなく、各細胞外の微小環境を理解することが生物学の大きな課題であった。本イオンイメージセンサは、非標識複数分子の時空間解析をin situで可能とするものであり、これにより細胞外微小環境の高感度イメージングが可能となる。細胞外微小環境の理解は、脳科学を含む生物学分野の大きなテーマであることから、本成果はこのテーマを支える新産業の創出に繋がり、また同時に生物学における新分野の創成に貢献できる。