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デジタル酵素素子の開発

研究課題

研究課題/領域番号 06558117
研究種目

試験研究(B)

配分区分補助金
研究分野 医用生体工学・生体材料学
研究機関東北大学

研究代表者

末永 智一  東北大学, 工学部, 助教授 (70173797)

研究分担者 森 則夫  福島医科大学, 医学部, 講師 (00174376)
土橋 宣昭  福島医科大学, 医学部, 助教授 (20005474)
研究期間 (年度) 1994 – 1995
研究課題ステータス 完了 (1995年度)
配分額 *注記
7,300千円 (直接経費: 7,300千円)
1995年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
1994年度: 6,000千円 (直接経費: 6,000千円)
キーワードデジタル酵素素子 / 酵素スイッチ / 導電性高分子 / マイクロアレイ電極 / ペニシリン / グルコース / 一酸化窒素 / スーパーオキシド / ポリピロール / ポリアニリン / フラビン酵素 / グルコースオキシダーゼ / ジアフォラーゼ / ペニシリナーゼ
研究概要

本研究で以下の結果を得た.
1.ガラス基板上に,幅10μm,長さ3mmの微小バンド状電極が2-6本配列したマイクロアレイ電極に疎水化処理を施し,次いでピロールの重合,さらにペニシリナーゼ薄膜を被覆することにより,ペニシリナーゼ/ポリピロール被覆アレイ素子を作製した.溶液中のペニシリンが存在する場合には,ポリピロールの導電率が増加し,この素子はスイッチ挙動を示した.
2.同様の方法で,マイクロアレイ電極上にポリピロール薄膜を電解重合により作製し,その上をさらにグルコースオキシダーゼ薄膜で被覆した.溶液中にグルコースを共存させた場合の挙動に関して検討したところ,グルコースが存在する場合には,酵素反応によりポリアニリン膜の導電性が増加し,この素子はスイッチ様の動作を示すことが確認された.
3.生体内への適用を目的とし,カーボンファイバー先端部にNiポルフィリンを固定することによりNOマイクロセンサ作製した.このセンサをラット脳内の海馬部に固定し,メチルアスパラギン酸投与したところ,スイッチ様の応答が認められ,スイッチ素子への展開の可能性が示された.
4.金マイクロディスク電極上に,カタラーゼトスーパーオキシドディスムターゼを固定し,スーパーオキシドセンサを作製し,これをラット脳内の線条体に固定することにより,脳内スーパーオキシド濃度の計測に成功した.ラットを純酸素雰囲気化におくと,酸素ストレスにより脳内スーパーオキシド濃度が増加し,このセンサはスイッチ様の応答を示した.
4.マイクロ電極先端部にNiポルフィリンを固定したNOマイクロセンサおよびスーパーオキシドディスムターゼ/カタラーゼを固定したO_2を作製した.これらセンサをラット脳内に埋め込むことにより,生体内のNOおよびO_2の濃度計測に成功した.

報告書

(3件)
  • 1995 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1994 実績報告書
  • 研究成果

    (64件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (64件)

  • [文献書誌] H. Yamada: "Microvoltammetric Characterization of Diaphorase Monolayer at Glass Surfaces" Bioelectrochem. Bioenerg.33. 91-93 (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Nishizawa: "Ultrathin Polypyrrole Formed at a Twin-Microband Electrode in the Presence of Dodecyl Sulfate." J. Electroanal. Chem.371. 273-275 (1994)

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  • [文献書誌] N. Matsumoto: "Pairted Cell Alignment Using a Jagged Microarray Electrode" Bioelectrochem. Bioenerg.34. 199-202 (1994)

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  • [文献書誌] Y. Miwa: "A Conductometric Glucose Sensor Based on Twin-Microband Electrode Coated with a Polyaniline Thin Film" Bull. Chem. Soc. Jpn.67. 2864-2866 (1994)

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  • [文献書誌] T. Matsue: "Permselectivity of Voltage-Gated Alamethicin Ion Channel Studied by Microamperometry" J. Phys. Chem.98. 11001-11003 (1994)

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  • [文献書誌] Y. Miwa: "Electrocatalytic Oxidation of Alcohol at a Polypyrrole Diaphragm Electrode Coated with Diaphorase and Alcohol Dehydrogenase." Denki Kagaku. 62. 1256-1257 (1994)

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  • [文献書誌] H. Shiku: "Microfabrication and Characterization of Diaphorase-Patterned Surfaces by Scanning Electrochemical Microscopy" Anal. Chem.67. 312-317 (1995)

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  • [文献書誌] 末永智一: "ペニシリンに応答する酵素スイッチ素子" 臨床検査. 39. 114-115 (1995)

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  • [文献書誌] 横山英克: "NOセンサーの中枢神経領域におけるin vivo応用" 生物物理. 35. 35-36 (1995)

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  • [文献書誌] 末永智一: "生体分子による電極表面の修飾" 表面技術. 46. 331-335 (1995)

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  • [文献書誌] H. Yokoyama: "Increase of Central Nitric Oxide During Pentylenetetrazol-Induced Seizures in Rats" Psych, Clinic, Neurosci.49. S277-S279 (1995)

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  • [文献書誌] 末永智一: "電気的手法による細胞パターンニング" 高分子. 44. 244-245 (1995)

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  • [文献書誌] 末永智一: "マイクロ電極を用いる細胞操作と計測" バイオサイエンスとインダストリー. 53. 27-30 (1995)

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  • [文献書誌] 渋谷真志生: "ポリピロール被覆半導体マイクロアレイ電極を用いた光デバイス" 表面技術. 46. 659-662 (1995)

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  • [文献書誌] 末永智一: "マイクロアレイ電極を用いるコンダクトメトリック酵素素子の開発" 日本化学会誌. 1995. 493-501 (1995)

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  • [文献書誌] 西澤松彦: "マイクロセンサーマイクロアレイ電極-" 表面技術. 46. 789-793 (1995)

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  • [文献書誌] M. Shibuya: "Electrochemical Behavior of V-Grrove Microelectrodes Fabricated by Micromachining." J. Electroanal. Chem.396. 535-540 (1995)

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  • [文献書誌] H. Yokoyama: "Microelectrode-Detected Electron Spin Resonance (MEDESR) Signals of Free Radicals in Electrolyte Solutions" Chem. Lett.1995. 919-920 (1995)

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  • [文献書誌] 末永智一: "バイオセンサー最近の研究動向-" まてりあ. 34. 1238-1242 (1995)

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  • [文献書誌] H. Yokoyama: "Direct and Continuous Monitoring of Intahippocampal Nitric Oxide (NO) by an NO Sensor in Freely Moving Rat after N-Methyl-D-aspartic Acid Injection" Denki Kagaku. 63. 1167-1170 (1995)

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  • [文献書誌] H. Shiku: "Detection of Microspotted Carcioembryonic Antigen on a Glass Substrate by Scanning Electrochemical Microscopy" Anal. Chem.(印刷中).

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  • [文献書誌] N. Kasai: "A Superoxide Dismutase/Catalase-Modified Microelectrode for Superoxide Analysis" Electroanalysis. (印刷中).

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  • [文献書誌] A. Guiseppi-Elie: "Chemical and Biological Sensors Based on Electrically Conducting Polymers" Marcel Dekker, (印刷中),

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  • [文献書誌] H.Yamada, H.Shiku, I.Uchida: "Microvoltammetric Characterization of Diaphorase Monolayr. at Glass Surfaces." Bioelectrochem. Bioenerg. 33. 91-93 (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Nishizawa, Y.Miwa, T.Matsue, I.Uchida: "Ultrathin Polypyrrole Formed at a Twin-Microband Electrode in the Presence of Dodecyl Sulfate." J.Electroanal. Chem. 371. 273-275 (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Matsumoto, T.Matsue, I.Uchida: "Paired Cell Alignment Using a Jagged Microarray Electrode" Bioelectrochem. Bioenerg. 34. 199-202 (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Miwa, M.Nishizawa, T.Matsue, I.Uchida: "A Conductometric Glucose Sensor Based on Twin-Microband Electrode Coated with a Polyaniline Thin Film" Bull. Chem. Soc. Jpn. 67. 12864-2866 (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Matsue, H.Shiku, H.Yamada, I.Uchida: "Permselectivity of Voltage-Gated Alamethicin Ion Channel Studied by Microamperometry" J.Phys. Chem. 98. 11001-11003 (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Miwa, M.Nishizawa, T.Matsue, I.Uchida: "Electrocatalytic Oxidation of Alcohol at a Polypyrrole Diaphragm Electrode Coated with Diaphorase and Alcohol Dehydrogenase" Denki Kagaku. 62. 1256-1257 (1994)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Matsue, I.Uchida: "An Enzyme Switch responsive to penicillin" Rinsho Kensa. 39. 114-115 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Shiku, T.Takeda, H.Yamada, T.Matsue, I.Uchida: "Microfabrication and Characterization of Diaphorase-Patterned Surfaces by Scanning Electrochemical Microscopy." Anal. Chem. 67. 312-317 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yokoyama, N.Kasai, M.Hiramatsu, T.Yoshimura, T.Matsue, I.Uchida, N.Kobayashi, N.Tsuchihashi, N.Mori, S,Niwa: "In Vivo Application of NO Sensor in Central Nervous Region" Seibutsu Butsuri. 35. 35-36 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Shibuya, S.Yamamura, T.Matsue, I.Uchida: "In situ Conductivity Measurements during Lithium Intercalation/Deintercalation on V_2O_5 Thin Film by Using Interdigitated Microarray Electrodes" Chem. Lett. 749-750 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Matsue, N.Kasai, I.Uchida: "Modification of Electrode Surfaces with Biological Molecules" Hyomen Gijutsu. 46. 331-335 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Matsue, N.Matsumoto, I.Uchida: "Electric Micropatterning of Living Cells" Kobunshi. 49. 244-245 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yokoyama, N.Mori, K.Osonoe, N.Kasai, M.Hiramatsu, T.Yoshimura, T.Matsue, I.Uchida, N.Kobayashi, N.Tsuchihashi, S,Niwa: "Increase of Central Nitric Oxide During Pentylenetetrazol-Induced Seizures in Rats" Psych, Clinic, Neurosci. 49. S277-S279 (1995)

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  • [文献書誌] T.Matsue: "Ultramicroelectrode and its application" Bioscience & Industry. 53. 27-30 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yokoyama, N.Mori, N.Kasai, T.Matsue, I.Uchida, N.Kobayashi, N.Tsuchihashi, T,Yoshimura, M.Hiramatsu, S.Niwa: "Direct and Continuous Monitoring of Intahippocampal Nitric Oxide (NO) by an NO Sensor in Freely Moving Rat after N-Mcthyl-D-aspartic Acid Injection" Denki Kagaku. 63. 1167-1170 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Shibuya, T.Hasegawa, T.Matsue, I.Uchida: "Electrochemical Behavior of V-Grrove Microelectrodes Fabricated by Micromachining" J.Electroanal. Chem. 396. 535-540 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Shibuya, M.Nishizawa, T.Matsue, I.Uchida: "Photo Memory Behavior of Microarray Electrodes Coated with Polypyrrole Film" Hyoumen Gijutsu. 46. 659-662 (1995)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Matsue, M.Nishizawa, I.Uchida: "Development of Condutometric Enzytme Sensors Using Microarray Electrodes" Nihon Kagaku Kaishi. 493-501 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Nishizawa, T.Matsuem, I.Uchida: "Microarray Electrode-Based Microsensors" Hyoumenn Gijutsu. 46. 789-793 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Matsue, H.Yamada: "Biosensor.Recent Research Progress" Materia. 34. 1238-1242 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Yokoyama, T.Satoh, H.Ohya-Nishiguchi, H.Kamada, N.Kasai, T.Matsue: "Microelectrode-Detected Electron Spin Resonance (MEDESR) Signals of Free Radicals in Electrolyte Solutions" Chem. Lett. 919-920 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Shiku, T.Matsue, I.Uchida: "Detection of Microspotted Carcioembryonic Antigen on a Glass Substrate by Scanning Electrochemical Microscopy" Anal. Chem. (in press).

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Kasai, T.Matsue, I.Uchida: "Multichannel Electrochemical Analyzes of Enzyme Reactions" Electroanalysis. (in press).

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] A.Guiseppi-Elie, , G.G.Wallace, T.Matsue: "Chemical and Biological Sensors Based on Electrically Conducting Polymers" in "Handbook of Conductive Polymers" 2nd Ed., Ed, by T.Skotheim, R.Elsenbaumer, J.R.Reynold, Marcel Dekker. (in press).

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Shiku: "Microfabrication and Characterization of Diaphorase-Patterned Surfaces by Scanning Electrochemical Microscopy" Anal. Chem.67. 312-317 (1995)

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      1995 実績報告書
  • [文献書誌] H. Yokoyama: "Increase of Central Nitric Oxide During Pentylenetetrazol-Induced Seizures in Rats" Psych. Clinic. Neurosci.49. S277-S279 (1995)

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      1995 実績報告書
  • [文献書誌] H. Yokoyama: "Microelectrode-Detected Electron Spin Resonance(MEDESR)Signals of Free Radicals in Electrolyte Solutions" Chem. Lett.1995. 919-920 (1995)

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      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 末永智一: "ペニシリンに応答する酵素スイッチ素子" 臨床検査. 39. 114-115 (1995)

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      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 末永智一: "生体分子による電極表面の修飾" 表面技術. 46. 331-335 (1995)

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      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 横山英克: "NOセンサーの中枢神経領域におけるin vivo応用" 生物物理. 35. 35-36 (1995)

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  • [文献書誌] 末永智一: "マイクロアレイ電極を用いるコンダクトメトリック酵素素子の開発" 日本化学会誌. 1995. 493-3501 (1995)

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  • [文献書誌] 西澤松彦: "マイクロセンサ -マイクロアレイ電極-" 表面技術. 46. 789-793 (1995)

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  • [文献書誌] 末永智一: "バイオセンサ -最近の研究動向-" まてりあ. 34. 1239-1242 (1995)

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      1995 実績報告書
  • [文献書誌] H. Yokoyama: "Direct and Continuous Monitoring of Intahippocampal Nitric Oxide(NO)by an NO Senser in Freely Moving Rat after N-Methyl-D-aspartic Acid Injection" Denki Kagaku. 63. 1167-1170 (1995)

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      1995 実績報告書
  • [文献書誌] H. Shiku: "Detection of Microspotted Carcioembryonic Antigen on a Glass Substrate by Scanning Electrochemical Microscopy" Anal. Chem.(印刷中).

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      1995 実績報告書
  • [文献書誌] N. Kasai: "A Superoxide Dismutase/Catalase-Modified Microelectrode for Superoxide Analysis" Electroanalysis. (印刷中).

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      1995 実績報告書
  • [文献書誌] A. Guiseppi-Elie: "Chemical and Biological Sensors Based of Electrically Conducting Polymers" Marcel Dekker, ((印刷中))

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  • [文献書誌] M.Nishizawa: "Ultrathin Polypyrrole Formed at Twin-Microband Electrode in the Presence of Dodecylsylfate" J.Electroanal.Chem.371. 273-275 (1994)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] H.Yamada: "Microvoltammetric Characterization of Diaphorase Monolayer at Glass Surfaces" Bioelectrochem.Bioenerg.33. 91-93 (1994)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Miwa: "A Conductometric Glucose Sensor Based on a Twin-Microband Electrode Coated with A Polyaniline Thin Film" Bull.Chem.Soc.Jpn.67. 2864-2866 (1994)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Miwa: "Electrocatalytic Oxidation of Alcohl at a Polypyrrole Diaphragm Electrode Coated with Diaphorase and Alcohl Dehydrogenase" Denki Kagaku. 62. 1256-1257 (1994)

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      1994 実績報告書

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公開日: 1994-04-01   更新日: 2016-04-21  

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