2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development and evaluation of neural-tissue-penetrating carbon-nanotube-bundle electrodes towards implant applications
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25282130
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
林田 祐樹 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (10381005)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 生物・生体工学 / ナノ材料 / 脳・神経 / 神経電極 / 神経補綴 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，過去に独自開発したin-vitro向けの神経用途カーボンナノチューブ(CNT)バンドル電極を，in-vivo移植用途の仕様に合わせて改良開発し，その有用性をin-vivo脳組織を用いた生理学実験等により評価・検証することである．本研究を通じて，以下の成果が得られた。
１）初年度，脳組織を模擬したアガロースゲル内部への反復刺入に耐える機械的強度の電極形状を実現．２）２年目，電極の電気化学的特性を計測する装置の不慮の故障に対応する一方，in-vivoのマウス脳組織への電極刺入試験を実施．３）３年目，上記装置を含む計測系を再構築する一方，in-vivoマウス脳硬膜の事前穿孔により，脳皮質内部への電極刺入が可能なことを見出した．４）４年目，in-vivoのラット脳組織において，マルトース被覆を施したCNTバンドル電極先端を硬膜切開部の皮質内部へ数百ミクロンの深部まで刺入し，パルス電流通電により電極先端近傍の神経細胞群に興奮応答が誘発可能であることを膜電位感受性色素によるミリ秒分解能イメージングにより明らかにした。そして最終年となった昨年度は，５）脳組織への刺入安定性を向上させるため，電極のシャフト部形状が直線的となるよう作成工程を改良する共に，マウス脳切片試料を用いたin-vitro実験および上記４）の再現実験を実施した。
以上，CNTバンドル電極によるin-vivo脳皮質内への微小電気刺激及びこれに対する神経応答の高速イメージング計測は世界的に前例が一切なく，且つその結果はCNTバンドル電極の脳移植用途としての有用性を示すものであり，本研究の主要目的が達成されたと言える。このことは，次世代の多チャンネル微小刺激による脳皮質神経補綴の実現可能性を大きく広げるものであり，当該研究分野の重要なマイルストーンになったと考える。
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(21 results)
