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2011 Fiscal Year Final Research Report

Ion channel chips based on nano-scale design

Research Project

  • PDF
Project/Area Number 21350038
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Analytical chemistry
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

HIRANO Ayumi  東北大学, 大学院・医工学研究科, 准教授 (80339241)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) NIWANO Michio  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20134075)
KIMURA Yasuo  東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (40312673)
AONUMA Yuki  東北大学, 電気通信研究所, 助教 (80582262)
Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) SUGAWARA Masao  日本大学, 文理学部, 教授 (50002176)
Project Period (FY) 2009 – 2011
Keywordsイオンチャネル / チップ分析 / 脂質二分子膜 / ナノ構造
Research Abstract

Artificial bilayer lipid membranes (BLMs)have attracted attention as a platform for highly sensitive biosensor and drug screening systems. However, the instability of BLMs hinders their wide range of applications. In the present study, we have succeeded in preparation of stable free-standing BLMs through the combination of silicon microfabrication and BLM formation. The BLMs were not broken by applying a constant voltage of ±1 V. The membrane lifetime was 15-45 h with and without incorporated gramicidin channel. The BLMs with incorporated channel showed tolerance to repetitive solution exchanges. Such stable membranes enable analysis of channel functions under various solution conditions from the same BLM, which will open up variety of applications including a high throughput drug screening for ion channels.

  • Research Products

    (52 results)

All 2012 2011 2010 2009 Other

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 10 results) Presentation (39 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Mechanically Stable Lipid Bilayers in Teflon-Coated Silicon Chips for Single-Channel Recordings2012

    • Author(s)
      Azusa Oshima, Ayumi Hirano-Iwata, Tomohiro Nasu, Yasuo Kimura, and Michio Niwano
    • Journal Title

      Micro and Nanosystems

      Volume: 4 Pages: 2-7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ナノ・マイクロ加工に基づく人工細胞膜センサの研究2012

    • Author(s)
      平野愛弓, 大嶋梓, 木村康男, 庭野道夫
    • Journal Title

      応用物理

      Volume: 81 Pages: 143-146

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] In situ modification of lipid-loaded MCM-41 channels with bovine serum albumin at a planar lipid bilayer for biosensing2011

    • Author(s)
      Keiichiro Nozawa, Azusa Oshima, Tomohiro Nasu, Atsushi Shoji, Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano and Masao Sugawara
    • Journal Title

      Sensors and Actuators B : Chemical

      Volume: 160 Pages: 139-144

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Simultaneous monitoring of excitatory postsynaptic potentials and extracellular L-glutamate in mouse hippocampal slices2011

    • Author(s)
      Shizuko Hozumi, Kana Ikezawa, Atushi Shoji, Ayumi Hirano-Iwata, Tim Bliss and Masao Sugawara
    • Journal Title

      Biosens. Bioelectron.

      Volume: 26 Pages: 2975-2980

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 微細加工で創る人工細胞膜センサ-イオンチャネルチップの実現へ向けて-2011

    • Author(s)
      平野愛弓
    • Journal Title

      未来材料

      Volume: 11 Pages: 40-44

  • [Journal Article] Improved stability of free-standing lipid bilayers based on nanoporous alumina films2010

    • Author(s)
      Ayumi Hirano-Iwata, Tasuku Taira, Azusa Oshima, Yasuo Kimura, and Michio Niwano
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 96 Pages: 213706

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Free-Standing Lipid Bilayers in Silicon Chips-Membrane Stabilization Based on Microfabricated Apertures with a Nanometer-Scale Smoothness2010

    • Author(s)
      Ayumi Hirano-Iwata, Kouji Aoto, Azusa Oshima, Tasuku Taira, Ryo-taro Yamaguchi, Yasuo Kimura, and Michio Niwano
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 26 Pages: 1949-1952

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stable Lipid Bilayers Based on Micro-and Nano-Fabrication2010

    • Author(s)
      Ayumi Hirano-Iwata, Azusa Oshima, Tomohiro Nasu, Tasuku Taira, Yasuo Kimura, and Michio Niwano
    • Journal Title

      Supramolecular Chemistry

      Volume: 22 Pages: 405-411

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 微細加工に基づく人工細胞膜センサ-イオンチャネルチップへの展開-2010

    • Author(s)
      平野愛弓
    • Journal Title

      化学と工業

      Volume: 63-3 Pages: 234-235

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Self-formation of bilayer lipid membranes on agarose-coated silicon surfaces studied by simultaneous electrophysiological and surface infrared spectroscopic measurements2009

    • Author(s)
      Ayumi Hirano-Iwata, Azusa Oshima, Kota Onodera, Kouji Aoto, Tasuku Taira, Ryo-taro Yamaguchi, Yasuo Kimura, and Michio Niwano
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 94 Pages: 243906-1-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Visualizing L-Glutamate Fluxes in Acute Brain Slices with Glutamate Oxidase-Immobilized Slips2009

    • Author(s)
      Wataru Okumura, Nobukatsu Moridera, Ena Kanazawa, Atushi Shoji, Ayumi Hirano-Iwata, and Masao Sugawara
    • Journal Title

      Anal. Biochem.

      Volume: 385 Pages: 326-333

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 神経可塑性における放出グルタミン酸量の脳スライス内その場計測2012

    • Author(s)
      手塚竜太, 平野愛弓, 菅原正雄, 庭野道夫
    • Organizer
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2012-03-18
  • [Presentation] 半導体加工技術による人工脂質二分子膜センサの開発2012

    • Author(s)
      大嶋梓, 平野愛弓, 那須朋大, 木村康男, 庭野道夫
    • Organizer
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2012-03-16
  • [Presentation] 表面赤外分光法を用いた脂肪細胞分化過程の非標識計測2012

    • Author(s)
      青沼有紀, 近藤康彦, 平野愛弓, 木村康男, 篠原康雄, 庭野道夫
    • Organizer
      平成23年度日本表面科学会東北・北海道支部学術講演会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2012-03-09
  • [Presentation] ナノ構造設計に基づくイオンチャネルチップの開発2012

    • Author(s)
      平野愛弓
    • Organizer
      大阪府立大学N2RC拠点セミナー
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2012-01-27
  • [Presentation] Long-Term Monitoring of Cell Differentiation Using Surface Infrared Spectroscopy2011

    • Author(s)
      Y. Aonuma, Y. Kondo, A. Hirano-Iwata, Y. Kimura, Y. Shinohara, M. Niwano
    • Organizer
      The 6th International Symposium on Surface Science (ISSS-6)
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2011-12-14
  • [Presentation] Planar lipid bilayers formed in Teflon-coated silicon chips for single-channel recordings2011

    • Author(s)
      A. Oshima, A. Hirano-Iwata, T. Nasu, Y. Kimura, M. Niwano
    • Organizer
      The 6th International Symposium on Surface Science (ISSS-6)
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2011-12-13
  • [Presentation] Stable and Solvent-Less Lipid Bilayers Based on Nano-and Micro-Fabrication2011

    • Author(s)
      A. Hirano-Iwata, A. Oshima, T. Nasu, Y. Kimura, M. Niwano
    • Organizer
      2011 MRS Fall Meeting
    • Place of Presentation
      Boston
    • Year and Date
      2011-12-01
  • [Presentation] Solvent-less planar lipid bilayers formed in microfabricated silicon chips2011

    • Author(s)
      A. Oshima, A. Hirano-Iwata, T. Nasu, Y. Kimura, and M. Niwano
    • Organizer
      2011 MRS Fall Meeting
    • Place of Presentation
      Boston
    • Year and Date
      2011-11-28
  • [Presentation] 半導体微細加工に基づく安定化脂質イオンチャネルチップの開発2011

    • Author(s)
      平野愛弓
    • Organizer
      平成23年度化学系学協会東北大会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2011-09-17
  • [Presentation] 半導体微細加工に基づくイオンチャネルアレイの開発2011

    • Author(s)
      那須朋大, 大嶋梓, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫
    • Organizer
      第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形
    • Year and Date
      2011-09-02
  • [Presentation] 半導体加工に基づくイオンチャネルチップの開発2011

    • Author(s)
      平野愛弓
    • Organizer
      応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会研究会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2011-06-24
  • [Presentation] Improved Stability of Lipid Bilayers Based on Nano-Fabrication2011

    • Author(s)
      A. Hirano-Iwata, A. Oshima, T. Nasu, Y. Kimura, and M. Niwano
    • Organizer
      ICAS 2011
    • Place of Presentation
      Kyoto
    • Year and Date
      2011-05-26
  • [Presentation] 半導体加工に基づく脂質二分子膜イオンチャネルセンサの開発2011

    • Author(s)
      大嶋梓, 平野愛弓, 那須朋大, 木村康男, 庭野道夫
    • Organizer
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      神奈川
    • Year and Date
      2011-03-24
  • [Presentation] 表面赤外分光を用いた吸着水および水クラスターの脱離過程の観測2011

    • Author(s)
      岡田健太, 平野愛弓, 青沼有紀, 木村康男, 庭野道夫
    • Organizer
      平成22年度日本表面科学会東北・北海道支部講演会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2011-03-10
  • [Presentation] 表面赤外分光法を用いたミトコンドリア内ATP合成過程のリアルタイム評価2010

    • Author(s)
      青沼有紀, 山口僚太郎, 阿部真帆, 平野愛弓, 木村康男, 篠原康雄, 庭野道夫
    • Organizer
      第30回表面科学会講演会第51回真空に関する連合講演会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2010-11-04
  • [Presentation] ナノ構造設計に基づく安定化脂質二分子膜センサーの開発2010

    • Author(s)
      平野愛弓
    • Organizer
      真空・表面科学合同講演会第30回表面科学学術講演会第51回真空に関する連合講演会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2010-11-04
  • [Presentation] Free-Standing Lipid Bilayers Based on Nanoporous Alumina Films2010

    • Author(s)
      A. Hirano-Iwata, T. Taira, A. Oshima, Y. Kimura, and M. Niwano
    • Organizer
      SSDM 2010
    • Place of Presentation
      Tokyo
    • Year and Date
      2010-09-24
  • [Presentation] Surface Infrared Spectroscopic Study of ATP Synthesis in Mitochondria2010

    • Author(s)
      Y. Aonuma, R. Yamaguchi, M. Abe, A. Hirano-Iwata, Y. Kimura, Y. Shinohara and M. Niwano
    • Organizer
      SSDM 2010
    • Place of Presentation
      Tokyo
    • Year and Date
      2010-09-24
  • [Presentation] ナノ加工技術に基づく人工脂質二分子膜形成の安定化とセンサ-の応用2010

    • Author(s)
      那須朋大, 大嶋梓, 平良祐, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫
    • Organizer
      日本分析化学会第59年会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2010-09-17
  • [Presentation] 急性海馬スライスを電気刺激した際に放出されるグルタミン酸のリアルタイム計測2010

    • Author(s)
      穂積志津子, 池澤香奈, 堀江未恵子, 東海林敦, 平野愛弓, Tim Bliss, 菅原正雄
    • Organizer
      日本分析化学会第59年会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2010-09-16
  • [Presentation] 平面脂質二分子膜中のメソポーラスシリカへのレセプター修飾法2010

    • Author(s)
      野澤桂一郎, 那須朋大, 大島梓, 東海林敦, 平野愛弓, 庭野道夫, 菅原正雄
    • Organizer
      日本分析化学会第59年会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2010-09-15
  • [Presentation] In situ real-time monitoring of cell responses by using surface infrared spectroscopy2010

    • Author(s)
      A. Hirano-Iwata, R. Yamaguchi, Y. Aonuma, Y. Kimura and M. Niwano
    • Organizer
      The 23^<rd> Annual and International Meeting of the Japanese Association for Animal Cell Technology (JAACT2010)
    • Place of Presentation
      Sapporo
    • Year and Date
      2010-09-04
  • [Presentation] 半導体加工に基づく安定化脂質二分子膜センサーの開発2010

    • Author(s)
      那須朋大, 大嶋梓, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫
    • Organizer
      平成22年度日本分析化学会東北支部若手交流会
    • Place of Presentation
      秋田
    • Year and Date
      2010-07-03
  • [Presentation] 表面赤外分光を用いた細胞分化過程の長期計測2010

    • Author(s)
      岡田健太, 近藤康彦, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫
    • Organizer
      平成22年度日本分析化学会東北支部若手交流会
    • Place of Presentation
      秋田
    • Year and Date
      2010-07-03
  • [Presentation] 平面脂質二分子膜中のMCM-41チャネルへのレセプターその場修飾法の検討2010

    • Author(s)
      野澤桂一郎, 大島梓, 東海林敦, 平野愛弓, 庭野道夫, 菅原正雄
    • Organizer
      日本化学会第90春季年会
    • Place of Presentation
      東大阪
    • Year and Date
      2010-03-27
  • [Presentation] 人工脂質二分子膜に基づく分子センシング2010

    • Author(s)
      平野愛弓
    • Organizer
      平成21年度奈良先端科学技術大学院大学物質創成科学特別講演
    • Place of Presentation
      奈良
    • Year and Date
      2010-01-29
  • [Presentation] 赤外吸収分光法を用いた細胞分化過程の長期観測2009

    • Author(s)
      近藤康彦, 平野愛弓, 木村康男, 篠原康雄, 庭野道夫
    • Organizer
      応用物理学会東北支部第64回学術講演会
    • Place of Presentation
      郡山
    • Year and Date
      2009-12-04
  • [Presentation] ナノ構造を用いた自立型脂質二分子膜2009

    • Author(s)
      平野愛弓, 大嶋梓, 青戸孝至, 平良祐, 木村康男, 庭野道夫
    • Organizer
      第31回日本バイオマテリアル学会大会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2009-11-16
  • [Presentation] Simultaneous Electrophysiological and Infrared Spectroscopic Studies of Lipid Bilayer Formation2009

    • Author(s)
      A. Oshima, A. Hirano-Iwata, K. Onodera, T. Taira, Y. Kimura, and M. Niwano
    • Organizer
      SSDM 2009
    • Place of Presentation
      Sendai
    • Year and Date
      2009-10-09
  • [Presentation] 半導体微細加工技術を利用した人工脂質二分子膜センサーの開発2009

    • Author(s)
      大嶋梓, 平野愛弓, 青戸孝至, 平良祐, 木村康男, 庭野道夫
    • Organizer
      日本分析化学会第58年会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2009-09-26
  • [Presentation] ナノポーラス構造を用いた人工脂質二分子膜センサの開発2009

    • Author(s)
      平良祐, 大嶋梓, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫
    • Organizer
      日本分析化学会第58年会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2009-09-25
  • [Presentation] ナノ構造設計を用いた脂質二分子膜の安定化とそのセンサー応用2009

    • Author(s)
      平野愛弓
    • Organizer
      平成21年度化学系学協会東北大会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2009-09-19
  • [Presentation] 赤外吸収分光法に基づく細胞動態の長期間観測装置の開発2009

    • Author(s)
      近藤康彦, 平野愛弓, 木村康男, 篠原康雄, 庭野道夫
    • Organizer
      第70回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      富山
    • Year and Date
      2009-09-10
  • [Presentation] Planar Lipid Bilayers for L-Glutamate Sensing2009

    • Author(s)
      A. Hirano-Iwata, A. Oshima, T. Taira, K. Aoto, Y. Kimura, and M. Niwano
    • Organizer
      International Symposium innovative Nanoscience of Supermolecular Motor Proteins Working in Biomembranes
    • Place of Presentation
      Kyoto
    • Year and Date
      2009-09-10
  • [Presentation] NMDA刺激によるマウス脳海馬のカルシウム信号の成分とそれに対するコルチコステロンの急性作用2009

    • Author(s)
      小山内裕美, 鈴木章義, 小松崎良将, 平野愛弓, 川戸佳, 斎藤稔
    • Organizer
      第18回日本バイオイメージング学会学術集会
    • Place of Presentation
      岡山
    • Year and Date
      2009-09-05
  • [Presentation] 表面赤外分光法を用いた細胞応答のリアルタイム計測2009

    • Author(s)
      平野愛弓, 山口僚太郎, 宮本浩一郎, 木村康男, 庭野道夫
    • Organizer
      日本動物細胞工学会2009年度大会
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      2009-07-24
  • [Presentation] 赤外吸収分光法を用いた脂質二分子膜形成過程のin situ計測2009

    • Author(s)
      大嶋梓, 平野愛弓, 小野寺恒太, 平良祐, 木村康男, 庭野道夫
    • Organizer
      平成21年東日本分析若手交流会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2009-07-04
  • [Presentation] 赤外吸収分光法による細胞死のその場計測2009

    • Author(s)
      近藤康彦, 山口僚太郎, 平野愛弓, 礒田博子, 宮崎均, 木村康男, 庭野道夫
    • Organizer
      平成21年東日本分析若手交流会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2009-07-04
  • [Presentation] ポーラスアルミナを用いた人工脂質二分子膜形成とセンサ-への応用2009

    • Author(s)
      平良祐, 大嶋梓, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫
    • Organizer
      平成21年東日本分析若手交流会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2009-07-04
  • [Book] Stable and Reproducible Bilayer Lipid Membranes Based on Silicon Microfabrication Techniques2010

    • Author(s)
      Ayumi Hirano-Iwata, Azusa Oshima, Yasuo Kimura, Michio Niwano
    • Total Pages
      71-86
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.ecei.tohoku.ac.jp/hirano/

URL: 

Published: 2013-07-31  

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