Development of ultra-high resolution electrochemical bioimaging method to elucidate intercellular communication

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05687
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 37010:Bio-related chemistry
• Research Institution: University of Yamanashi (2020-2021); Tohoku University (2019)
• Principal Investigator: Kumi Inoue 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (20597249)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: バイオイメージング / バイポーラ電気化学 / 化学顕微鏡 / 電極アレイ / 電気化学センサ

Outline of Final Research Achievements

To elucidate cell-cell communication, a chemical microscopy is required to quantitatively observe chemical information that changes dynamically in a local region near the cell. An electrochemical imaging technique using microelectrode is expected to observe the activity of cells with minimal invasion. However, conventional electrochemical microscopy has a trade-off between temporal resolution and spatial resolution. In this study, we realized high-resolution and high-speed electrochemical imaging by using a micro bipolar electrode array that does not require a lead wire to each electrode. We also demonstrated biological activity imaging including cell respiration imaging and dopamine imaging using this platform.

Free Research Field

電気分析化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、生命システムの解明ツールとして利用可能な動的化学イメージング技術として、新たにバイポーラ電気化学顕微鏡の原理を確立し、その応用可能性を示した。本原理は、従来の電気化学顕微鏡の課題であった時間分解能と空間分解能の両立にブレークスルーをもたらすもので、ラベルフリーに直接的かつリアリタイムに1細胞レベルの局所領域の化学情報を可視化することができるため、細胞間の化学反応ネットワーク解明などが可能な新たな顕微鏡システムを提供できる。