2015 Fiscal Year Annual Research Report
生体組織の革新的バイオイメージングに向けた電気化学デバイスの開発
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25248032
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
末永 智一 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 教授 (70173797)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
珠玖 仁 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (10361164)
井上 久美 東北大学, 環境科学研究科, 講師 (20597249)
伊野 浩介 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (00509739)
高橋 康史 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 准教授 (90624841) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2013-05-31 – 2016-03-31
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| Keywords | 電気化学イメージング / バイオ分析 / バイオMEMS / 生体分子 / マイクロ・ナノ化学 / 細胞機能解析 / 微小電極アレイ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度は、バイオLSIデバイスの作製法を検討した。ウエハレベルでのチップデバイスの加工により、多量のチップデバイスの作製を可能にした。具体的には、センサ電極としての白金電極とSU-8絶縁層をウエハレベルで作製することに成功し、これにより開発したチップデバイスの製品化までの検討を終えた。
次に、電位計測モードの基礎的な評価を実施した。細胞イメージングへの応用のために、胚性幹細胞の分化状態の計測を実施した。これにより、非侵襲的な幹細胞の分化状態の評価に成功した。
また、バイオLSIデバイスを用いて、複数種類の測定対象物を同時計測する新しい電気化学イメージングシステムを考案した。これは、LSIデバイスの各センサで測定モードを選択できるシステムを応用した計測システムであり、現在、特許出願の準備中である。
LRC-ECデバイスに関して、高感度化のためにナノ流路を介して電極を配置したセンサデバイスを開発した。ナノ流路間で高効率のレドックスサイクリングを誘起することで、劇的なシグナル増幅を達成した。この研究成果は学術論文（Lab on a Chip）のInside front cover（doi: 10.1039/C5LC90127H、2015）に選ばれた。
また、前年度に考案した分子電気化学スイッチング素子と呼ばれる概念を発展させ、新しい電気化学イメージングシステムを完成させた。酸素消費量を計測できるため、細胞計測に向けた新しいイメージングシステム・デバイスとして期待できる。この研究成果に関して、現在、論文投稿中である。
この他に、多機能電気化学顕微鏡や誘電泳動デバイス、ハイドロゲル電解析出法を開発した。具体的には、プローブ電極を用いた細胞回収や遺伝子回収システムを開発した。これにより、細胞活性の電気化学イメージングを終えた後に、局所的なサンプル回収が可能になり、さらに複雑な細胞解析が期待できる。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(91 results)
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[Journal Article] Potentiometric bioimaging with a large-scale integration (LSI)-based electrochemical device for detection of enzyme activity2016
Author(s)
Kanno Y, Ino K, Sakamoto C, Inoue KY, Matsudaira M, Suda A, Kunikata R, Ishikawa T, Abe H, Shiku H, Matsue T
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Journal Title
Biosens. Bioelectron.
Volume: 77
Pages: 709-714
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Electrochemical imaging of dopamine release from three-dimensional-cultured PC12 cells using LSI-based amperometric sensors2015
Author(s)
Abe H, Ino K, Li CZ, Kanno Y, Inoue KY, Suda A, Kunikata R, Matsudaira M, Takahashi Y, Shiku H, Matsue T
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Journal Title
Anal. Chem.
Volume: 87
Pages: 6364-6370
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] LSI-BASED AMPEROMETRIC DEVICE FOR ELECTROCHEMICAL IMAGING OF DRUG EFFECT ON DOPAMINE RELEASE FROM THREE-DIMENSIONAL CULTURED PC12 CELLS2015
Author(s)
Hiroya Abe, Kosuke Ino, Chen-zhong Li, Yusuke Kanno, Kumi Y. Inoue, Ryota Kunikata, Atsushi Suda, Masahki Matsudaira, Yasufumi Takahashi, Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue
Organizer
The 19th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
Place of Presentation
Gyeongju-si (Korea)
Year and Date
2015-10-25 – 2015-10-29
Int'l Joint Research
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[Presentation] Dopamine Detection from Three-Dimensinal Cultured PC12 Cells Using an LSI-Based Electrochemical Device2015
Author(s)
Hiroya Abe, Kosuke Ino, Chen-Zhong Li, Yusuke Kanno, Kumi Y. Inoue, Atsushi Suda, Ryota Kunikata, Masahki Matsudaira, Yasufumi Takahashi, Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue
Organizer
isCEBT 2015
Place of Presentation
台北（台湾）
Year and Date
2015-09-06 – 2015-09-10
Int'l Joint Research
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[Presentation] LSI-based amperometric device for electrochemical imaging of neurotransmitters from three-dimensional cultured PC12 cells2015
Author(s)
Hiroya Abe, Kosuke Ino, Chen-Zhong Li, Yusuke Kanno, Kumi Y. Inoue, Atsushi Suda, Ryota Kunikata, Masahki Matsudaira, Yasufumi Takahashi, Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue
Organizer
ISMM2015 (7th International Symposium on Microchemistry and Microsystems)
Place of Presentation
京都大学（京都府・京都市）
Year and Date
2015-06-08 – 2015-06-10
Int'l Joint Research
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