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脳機能解明に向けたシグナル伝達の多項目同時イメージング法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16J02105
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 ナノマイクロシステム
研究機関東北大学

研究代表者

阿部 博弥  東北大学, 材料科学高等研究所, 助手

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2018年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2016年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード神経伝達物質 / 電気化学イメージングセンサ / 電気化学 / 神経科学 / マイクロ・ナノデバイス / 電気化学イメージング / ドーパミン / ポリドーパミン / 電気化学センサー / バイオセンサー
研究実績の概要

脳に関する情報伝達や記憶といった機能や神経変性疾患の理解は、光学的手法や機能的核磁気 共鳴画像法などの分析技術の発達により確実に深まっている。一方で、これらの分析手法は定 量性が乏しいことや、単項目解析であることが課題であった。そこで、定量性を有し、多項目同時解析可能な新規電気化学イメージングセンサを開発する。具体的には、これまでに開発した集積回路を利用した電気化学デバイスを基板として、集積回路への多項目計測システムの導入、種々の神経伝達物質の選択的検出、活動電位の高感度検出を目指す。これらにより、神経伝達物質の選択的検出および活動電位の高感度検出を可能とする 新規電気化学センサの開発を目指した。
1年目および2年目では複数の神経伝達物質を同時に評価できる電気化学イメージングデバイスの開発に着手してきた。このデバイスでは、選択的に電極に酵素を導入した電極を作成することで、ドーパミンおよびグルタミン酸の同時検出に成功している。
最終年度になる3年目では、これまでに作成してきた新規電化学デバイスの神経伝達物質の検出感度をさらに高感度化するために、シグナル増幅機構および神経伝達物質の選択的検出能を有する電気化学イメージングデバイスの設計、シミュレーションそして作成を行った。作成した新規電気化学イメージングデバイスその結果、2から3倍近く神経伝達物質の検出感度の向上を確認した。また、シミュレーション結果とも一致しており、設計通りのデバイス作成に成功したと言える。本デバイスを用いて神経様細胞塊を評価し、リアルタイムで神経様細胞塊から放出される神経伝達物質の検出に成功した。
これらの成果をまとめ、現在学会発表や国際誌への投稿を行っている。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] N- and Fe-containing Carbon Films Prepared by Calcination of Polydopamine Composites Self-assembled at Air/Water Interface for Oxygen Reduction Reaction2019

    • 著者名/発表者名
      Abe Hiroya、Nozaki Kohei、Kumatani Akichika、Matsue Tomokazu、Yabu Hiroshi
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 48 号: 2 ページ: 102-105

    • DOI

      10.1246/cl.180872

    • NAID

      130007590878

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simultaneous and selective imaging of dopamine and glutamate using an enzyme‐modified large‐scale integration (LSI)‐based amperometric electrochemical device2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Abe, Tomoki Iwama, Hiroshi Yabu, Kosuke Ino, Kumi Y. Inoue, Atsushi Suda, Ryota Kunikata, Masahki Matsudaira, Tomokazu Matsue
    • 雑誌名

      Electroanalysis

      巻: 30 号: 12 ページ: 2841-2846

    • DOI

      10.1002/elan.201800386

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemicolor imaging using an LSI-Based device for multiplexed cell assays2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Kanno, Kosuke Ino, Hiroya Abe, Chika Sakamoto, Takehiro Onodera, Kumi Y Inoue, Atsushi Suda, Ryota Kunikata, Masahki Matsudaira, Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 89 号: 23 ページ: 12778-12786

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.7b03042

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reversible Shape Transformation of Ultrathin Polydopamine-Stabilized Droplet2017

    • 著者名/発表者名
      Abe Hiroya、Matsue Tomokazu、Yabu Hiroshi
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 33 号: 25 ページ: 6404-6409

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.7b01355

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 神経伝達物質の選択的イメージングに向けた電気化学デバイスの開発2018

    • 著者名/発表者名
      阿部 博弥、岩間 智紀、藪 浩、井上(安田) 久美、國方 亮太、須田 篤史、松平 昌昭、末永 智一
    • 学会等名
      日本分析化学会第67年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 鉄フタロシアニン系触媒による高活性な酸素還元反応の実現2018

    • 著者名/発表者名
      阿部 博弥、平井 裕太郎、野崎 浩平、末永 智一、藪 浩
    • 学会等名
      2018年電気化学秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Fe Phthalocyanine Derivative Modified Carbon Electrodes for High Performance Oxygen Reduction Reaction2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Abe, Yutaro Hirai, Kohei Nozaki, Tomokazu Matsue, Hiroshi Yabu
    • 学会等名
      The 2018 Spring Meeting of the European Materials Research Society (E-MRS)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 鉄フタロシアニン誘導体触媒電極による高活性酸素還元反応2018

    • 著者名/発表者名
      阿部 博弥,平井 裕太郎,野崎 浩平, 末永 智一, 藪 浩
    • 学会等名
      第65回 応用物理学会 春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 気液界面に形成したポリドーパミン薄膜と液滴平面化2017

    • 著者名/発表者名
      阿部 博弥、藪 浩、末永 智一
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Flattening Water Drops with Polydopamine Membranes2017

    • 著者名/発表者名
      H. Abe, T. Matsue, H. Yabu
    • 学会等名
      The AIMR International Symposium 2017 (AMIS2017)
    • 発表場所
      Sendai
    • 年月日
      2017-02-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bubble Lithographic Electoless Bespreading (BLEB) Technique for Transparent and Flexible Electrodes2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Abe, Tomokazu Matsue, Hiroshi Yabu
    • 学会等名
      MRS fall meeting 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 神経伝達物質の選択的同時イメージングに向けた電極アレイの作製2017

    • 著者名/発表者名
      阿部博弥、岩間智紀、藪浩、伊野浩介、井上(安田)久美、 國方亮太、須田篤史、松平昌昭、末永智一
    • 学会等名
      電気化学会東北支部若手会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Flattened Water Drops by Polydopamine Membranes2016

    • 著者名/発表者名
      H. Abe, H. Yabu, T. Matsue
    • 学会等名
      Asia NANO 2016
    • 発表場所
      Sapporo
    • 年月日
      2016-10-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CMOS-based amperometric sensor utilizing redox-cycling technique for selective detection of dopamine from PC12 spheroids2016

    • 著者名/発表者名
      H. Abe, K. Ino, Y. Kanno, K. Y. Inoue, A. Suda, R. Kunikata, M. Matsudaira, H. Shiku, T. Matsue
    • 学会等名
      PRiME 2016
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2016-10-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Redox Cycling-based CMOS Electrochemical Sensor for Selective Detection of Dopamine2016

    • 著者名/発表者名
      H. Abe, K. Ino, C.-Z. Li, Y. Kanno, K. Y. Inoue, A. Suda, R. Kunikata, M. Matsudaira, H. Shiku, T. Matsue
    • 学会等名
      RSC Tokyo International conference 2016
    • 発表場所
      Chiba
    • 年月日
      2016-09-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 神経活動の多項目同時解析に向けたマルチレンジ電気化学から―イメージング法の開発2016

    • 著者名/発表者名
      阿部 博弥、伊野 浩介、菅野 佑介、井上(安田) 久美、國方 亮太、須田 篤史、松平 昌昭、珠玖 仁、末永 智一
    • 学会等名
      第34回化学とマイクロ・ナノシステム学会
    • 発表場所
      千葉
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] レドックスサイクル誘導可能な新規CMOS型多点デバイスの開発2016

    • 著者名/発表者名
      阿部 博弥、伊野 浩介、菅野 佑介、井上(安田) 久美、國方 亮太、須田 篤史、松平 昌昭、珠玖 仁、末永 智一
    • 学会等名
      日本分析化学会 第76回分析化学討論会
    • 発表場所
      岐阜
    • 年月日
      2016-05-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ポリドーパミン自己組織化膜による液滴平面化現象2016

    • 著者名/発表者名
      阿部 博弥、伊野 浩介、藪 浩、末永 智一
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2016-05-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 神経活動の多項目同時解析に向けた新規電気化学デバイスの開発2016

    • 著者名/発表者名
      阿部博弥
    • 学会等名
      セルプロセッシング計測評価研究部会第8回若手研究シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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