2023 Fiscal Year Annual Research Report
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22K20551
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
平本 薫 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (40963038)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Keywords | 電気化学発光 / 脂質二分子膜 / イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平板電極に脂質二分子膜を形成することにより，サイクリックボルタンメトリーや電気化学インピーダンス分光法などの電気化学的手法を適用することができ，膜の物理化学的特性を解析できる．しかし，これらの手法では脂質膜平面の空間情報を直接得ることができないため，膜物性のより深い理解と幅広い応用が制限されてきた．そこで本研究では、電気化学発光顕微鏡を用いて人工脂質二分子膜の形成、膜小胞の衝突といったイベントを時空間分解能をもってイメージングする系を構築し、既存の電気化学計測を発展させる脂質膜分析手法の開発を目指した。
酸化インジウムすず（ITO)電極上に、リン脂質膜を展開し、ルテニウムビピリジン錯体とトリプロピルアミンの電気化学発光によって表面観察を行うイメージング系を構築した。従来、親水性のルテニウムビピリジン錯体は脂質膜を透過できないと考えられていたが、脂質膜形成電極で電圧を掃引すると、1.1 V以上の電圧でわずかな発光が見られた。電圧依存的な発光は複数回の電圧掃引でも繰り返し観察できたことから、ルテニウムビピリジン錯体のレドックス反応によるものと考えられる。さらに脂質膜の構成脂質をアニオン性・中性・カチオン性と変えると、発光が生じる電位も酸化側にシフトし、ルテニウム錯体と脂質膜の静電的相互作用により脂質膜の見え方が変化することが分かった。電気化学発光イメージングでの支持脂質二分子膜の観察系の構築は他に報告がなく、本研究開発によりラベルフリーかつ電気化学的な特性を同時に評価できる脂質膜の新規測定系が構築できたと言える。本研究結果は国内および国際学会で報告し、受賞などの成果をあげている。
また、研究期間全体を通じ、申請者が構築した電気化学発光顕微鏡による細胞の代謝活性評価法を用いてがん細胞スフェロイドの代謝物評価、間葉系幹細胞スフェロイドの分化評価を行い、それぞれ国際誌で報告した。
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