2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of a highly sensitive large-area TFT odorant biosensor based on insect odorant receptors
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20K14787
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
照月 大悟 東北大学, 工学研究科, 助教 (40821921)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 薄膜トランジスタ / 匂いセンサ / 嗅覚受容体 / 昆虫細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
匂い物資を迅速に検出することによって、環境モニタリングや危険物質の検出など、安全・安心に関わる課題を解決したいというニーズが高まっている。本研究では、昆虫嗅覚受容体を発現したSf21細胞（センサ細胞）と液晶技術に基づく薄膜トランジスタ(Thin-film transistor; TFT)を融合し、匂い物質の高感度測定とパターン計測が可能な匂いバイオセンサ構築を行うものである。
昨年度は、3Dプリンタによって、センサ細胞への匂い刺激時の液面の揺れと、流路内への気泡侵入の抑制を両立する閉鎖型灌流カートリッジを開発した。本年度はこのカートリッジを、センサ細胞を播種したTFTデバイス基板上に設置可能な構造に改良を行い、細胞への匂い刺激を試みた。これまでは、蛍光顕微鏡下でカルシウムイメージングを行うことにより、センサ細胞への匂い刺激性能を検討していた。本年度の検討により、開発した閉鎖型灌流カートリッジの気泡抑制性能を維持したまま、カートリッジを電気デバイス上に配置できることが確認された。センサ細胞への匂い刺激は、液中に溶解した匂い物資で行うため、電気デバイス上の細胞への適切な刺激方法の開発は重要な要素である。本研究のカートリッジは、デバイスの構造に合わせて必要な性能を維持したまま形状変更が可能である。また、カートリッジの設置や匂い応答検出に関する実験から、TFTデバイスの改良点が浮かび上がってきた。今年度に得られた成果は、センサ細胞の匂い応答検出のための、TFTデバイス構造の最適化に重要な指針となる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は、昨年構築した匂い刺激のための閉鎖型灌流カートリッジに基づき、TFTデバイス上に設置可能なカートリッジ形状を設計し、センサ細胞への匂い刺激が可能であることを確認した。また、センサ細胞の応答計測に適したTFTデバイスの設計についてもその指針を得ることができた。以上より、今年度は想定通りの達成度を得たと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、引き続きTFTデバイス上にセンサ細胞を播種して、電気信号による匂い計測を進め、デバイスの検出性能を評価する。また、センサ細胞の応答取得に適した構造のTFTデバイス構築を行う。TFTデバイスの透明性を活用し、デバイス上のセンサ細胞の接着状態についても併せて検討を行う。
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| Causes of Carryover |
今年度は、昨年度に続き、新型コロナウイルスの影響によって学会がオンライン実施となったため、出張費が使用できなかった。また、研究代表者の所属機関の異動に伴って物品購入計画の変更が必要となった。翌年度は、必要物品を早急に購入して研究を進める。
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