2015 Fiscal Year Annual Research Report
神経活動の精密計測・制御のためのシナプス型情報通信デバイスアレイの構築
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25288118
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| Research Institution | NTT Basic Research Laboratories |
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Principal Investigator |
樫村 吉晃 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 研究主任 (90393751)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
住友 弘二 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 主幹研究員 (30393747)
塚田 信吾 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 上席特別研究員 (80454205)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノバイオ / 生体機能利用 / 電気生理 / 蛋白質 / 人工生体膜 / 脂質二分子膜 / 巨大脂質膜ベシクル / 人工シナプス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．底部電極付き微小井戸デバイスの作製と構造最適化
膜タンパク質の電気測定で現在問題となっている（１）シリコン基板由来の容量性ノイズ、（２）微小井戸構造へのイオンリーク、の２点について、それぞれの解決策を検討した。
（１）に関しては、デバイスの最表面に高誘電素材であるＢＣＢ層を追加することでノイズが減少することを前年度に見出したが、底部電極が分極電極の金であるため、微小なチャネル電流を計測するには適していないことがわかった。今期は、底部電極を不分極電極の銀／塩化銀電極化することで、より電気生理計測に適した構造とした。これにより、ノイズは５ｐＡ（ｐ－ｐ）以下、電流応答もよいデバイス特性となった。
（２）に関しては、基板表面と脂質膜間の薄い水層からのイオンリークが原因であることがわかった。この問題に対して、脂質膜の電荷を変えることで脂質膜－基板間の静電相互作用を制御し、イオンリークに及ぼす影響を詳細に検討した。その結果、負に帯電したシリコン酸化膜上では、正に帯電した脂質膜ではイオンリークがほとんどないことがわかり、今後のデバイス作製の指針が得られた。
２．金リング付き微小井戸デバイスの特性評価
上記イオンリークを防ぐために、微小井戸を取り囲む金リング構造を作製し、金上にオクタデカンチオール単層膜（ＳＡＭ）を形成した。脂質膜で微小井戸をシールすると、ＳＡＭを取り込む形で脂質膜が形成し、金リングの内外で流動性が保たれていることも確認した。イオンリークを蛍光および電気生理的手法で評価したところ、イオンリークがほとんどないことがわかった。ＳＡＭがイオンリークのブロック層となっていることが示唆される。この成果により、イオンリークのメカニズムに関する重要な知見を得られたとともに、金リング付き微小井戸構造が今後の膜タンパク質の電気生理計測のプラットフォームとして有用であることがわかった。
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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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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Neuronal growth control using SAM modified nano-pillars as scaffolds2015
Author(s)
N. Kasai, A. Watanabe, R. Filip, A. Tanaka, T. Goto, Y. Kashimura, S. Tsukada, K. Sumitomo, J. F. Ryan, H. Nakashima
Organizer
Pacifichem2015
Place of Presentation
Hawaii Convention Center (Hawaii, USA)
Year and Date
2015-12-15 – 2015-12-20
Int'l Joint Research
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