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微細加工シリコンチップに基づく人工細胞膜を用いた高効率薬物副作用検査系の構築

研究課題

研究課題/領域番号 17J02362
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 応用物性
研究機関東北大学

研究代表者

山浦 大地  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードシリコン微細加工 / 表面科学 / バイオエレクトロニクス / イオンチャネル / 創薬 / ナノテクノロジー / 半導体微細加工
研究実績の概要

昨年度までの研究成果によって、脂質膜の安定性を大きく向上させることに成功したが、本研究の目的である高効率な薬物副作用のためには、複数の薬物の副作用を同時に測定することができる系の構築が必要である。本研究では、そのための系として、上述のシリコン基板を多数保持でき、一度に複数の膜を同時に形成することができるマルチウェル型チャンバーの構築に取り組んだ。マルチウェル型のアレイチャンバーに関しては、すでに本研究室での先行研究において9ウェル型のチャンバーの設計・製作を行っていたが、測定中に水漏れが起こってしまうことや、測定に必要とするタンパク質の量が多い、作業性が悪いなどの様々な欠点を抱えていた。本研究では、これらの欠点を克服した上でのウェル数の拡張を目指し、16ウェル型のアレイチャンバーの設計・製作を行った。このチャンバーは9ウェル型アレイチャンバーで問題となっていた、必要なタンパク質量や測定中の水漏れ等の問題をほぼ解決しており、これによって高効率な薬物副作用検査系構築のための基盤技術を確立することができたといえる。また、上記以外にも、窓を開けたチャンバーを用いて、脂質膜内部に半導体ナノ材料(PCBM: [6,6]-Phenyl-C61-Butyric Acid Methyl Ester)を包埋し、その光応答を見るという研究も並列して行った。その結果、光が膜に照射されている間のみ電流値が変動するという現象を発見した。この技術は液中で動作する光センサへの応用を期待することができる。以上により、本研究によって培われた技術は将来的に、創薬費用の低減につながるだけでなく、各種バイオセンサや、生体内で働くタンパク質の機能調査を効率的に行うデバイス、新しい動作原理を持つ光デバイスの創製などの様々な用途への応用が期待できる。

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

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 5件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Photomodulation of electrical conductivity of a PCBM-doped free-standing lipid bilayer in buffer solution2019

    • 著者名/発表者名
      Kanomata Kensaku、Deguchi Takafumi、Ma Teng、Haseyama Takumi、Miura Masanori、Yamaura Daichi、Tadaki Daisuke、Niwano Michio、Hirano-Iwata Ayumi、Hirose Fumihiko
    • 雑誌名

      Journal of Electroanalytical Chemistry

      巻: 832 ページ: 55-58

    • DOI

      10.1016/j.jelechem.2018.10.039

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Amphiphobic Septa Enhance the Mechanical Stability of Free-Standing Bilayer Lipid Membranes2018

    • 著者名/発表者名
      Daichi Yamaura, Daisuke Tadaki, Shun Araki, Miyu Yoshida, Kohei Arata, Takeshi Ohori, Ken-ichi Ishibashi, Miki Kato, Teng Ma, Ryusuke Miyata, Hideaki Yamamoto, Ryugo Tero, Masao Sakuraba, Toshio Ogino, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 印刷中 号: 19 ページ: 5615-5622

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.8b00747

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Micro- and nanofabrication methods for ion channel reconstitution in bilayer lipid membranes2018

    • 著者名/発表者名
      Tadaki Daisuke、Yamaura Daichi、Arata Kohei、Ohori Takeshi、Ma Teng、Yamamoto Hideaki、Niwano Michio、Hirano-Iwata Ayumi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanically stable solvent-free lipid bilayers in nano- and micro-tapered apertures for reconstitution of cell-free synthesized hERG channels.2017

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Tadaki, Daichi Yamaura, Shun Araki, Miyu Yoshida, Kohei Arata, Takeshi Ohori, Ken-ichi Ishibashi, Miki Kato, Teng Ma, Ryusuke Miyata, Yuzuru Tozawa, Hideaki Yamamoto, Michio Niwano, and Ayumi Hirano-Iwata
    • 雑誌名

      Scientific Report

      巻: 7 号: 1 ページ: 17736-17736

    • DOI

      10.1038/s41598-017-17905-x

    • 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
  • [学会発表] Chemically modified apertues enhanced stability of free-standing bilayer lipid membranes2018

    • 著者名/発表者名
      Daichi Yamaura, Daisuke Tadaki, Hideaki Yamamoto, and Ayumi Hirano-Iwata
    • 学会等名
      10th International Symposium on Organic Molecular Electronics,
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Functinalized aperture surface with enhanced stability of free-standing phospholipid membrane2018

    • 著者名/発表者名
      Daichi Yamaura, Daisuke Tadaki, Teng Ma, Hideaki Yamamoto and Ayumi Hirano-Iwata
    • 学会等名
      European Materials Research Society 2018 spring meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Amphiphobic Septa Enhance the Mechanical Stability of Bilayer Lipid Membranes2018

    • 著者名/発表者名
      Daichi Yamaura, Daisuke Tadaki, Hideaki Yamamoto, Teng Ma and Ayumi Hirano-Iwata
    • 学会等名
      2018 International Conference on Solid State devices and materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stability control of bilayer lipid membrane by self-assembled monolayer2017

    • 著者名/発表者名
      Daichi Yamaura, Daisuke Tadaki, Hideaki Yamamoto, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata
    • 学会等名
      Interbatinal conference on molecular electronics and bioelectronics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modified aperture surface with self-assembled monolayer enhanced stability of suspended lipid membrane2017

    • 著者名/発表者名
      Daichi. Yamaura, Daisuke Tadaki, Hideaki Yamamoto, Michio Niwano and Ayumi Hirano-Iwata
    • 学会等名
      11th International Symposium on Nanomedicine
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マルチウェル型チャンバーによる高効率薬物副作用検査系の構築2017

    • 著者名/発表者名
      山浦大地、宮田隆典、荒木駿、但木大介、山本英明、平野愛弓
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 平野研究室

    • URL

      http://www.riec.tohoku.ac.jp/~hir-lab/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 電気通信研究所

    • URL

      http://www.riec.tohoku.ac.jp/ja/information/award/2017/12/post-16110/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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