Nanometric cell stimulation with focused electron beam irradiation

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02654
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: Kawata Yoshimasa 静岡大学, その他部局等, 理事 (70221900)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石飛 秀和 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 准教授 (20372633) ; 居波 渉 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (30542815) ; 井上 康志 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 教授 (60294047)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 光学顕微鏡 / 電子顕微鏡 / バイオイメージング / 細胞刺激 / ナノテクノロジー / 細胞機能解明

Outline of Final Research Achievements

In this study, our primary objective was to advance basic research in the field of cellular stimulation and control by devising a novel methodology. Specifically, we aimed to regulate the activation of cellular reactions through the direct irradiation of living biological cells with electron beams, allowing for precise electrical stimulation at the nanoscale level.
The overarching goal of our research was to develop an innovative approach to stimulate and regulate cellular functions. To this end, we established a fundamental framework capable of directly irradiating cells with electron beams. By employing this system, we examined the temporal patterns of calcium ion concentration changes in response to electron beam irradiation.

Free Research Field

応用光学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、これまで任意のイオンチャンネルに直接アクセスすることができなかった、非接触で電気的な刺激を与えることが可能な手法を確立するとともに、イオンチャンネルの挙動および基礎特性を解明するための理論体系を構築するものである。とくにイオンチャンネルの活性化制御のメカニズムを解明すれば、細胞の高効率な制御手法、反応活性化の向上などを実現することができ、医療、医薬、食品、燃料電池、洗浄、農業など、さまざまな応用分野に展開することが期待できる。