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神経シナプス内グルタミン酸計測のためのin situナノセンサーの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19656010
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関東北大学

研究代表者

庭野 道夫  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20134075)

研究分担者 平野 愛弓  東北大学, 大学院・医工学研究科, 准教授 (80339241)
木村 康男  東北大学, 電気通信研究所, 助教 (40312673)
研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2008年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2007年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
キーワード探針センサー / ナノセンサー / グルタミン酸 / 神経シナプス / ナノバイオ
研究概要

本研究では、ナノメートルスケールのグルタミン酸センサー構築のための基礎検討を目的としている。当初は、酵素グルタミン酸オキシダーゼに基づくセンサー設計を予定していたが、入手可能なグルタミン酸オキシダーゼにはグルタミナーゼが混入しており、脳内に高濃度に存在するグルタミンとの識別が困難であることが判明した。そこで感応素子としては、酵素に比べてより高感度かつ高速応答が見込めるグルタミン酸レセプターチャネルを用いることにした。昨年度は、感応素子のグルタミン酸レセプターのマトリクスとなる平面脂質二分子膜のナノ空間への作製とその安定化を行ったが、平成20年度は、実際に、ラット脳より抽出したグルタミン酸レセプターを膜中に包埋し、そのチャネル応答の記録を試みた。半導体微細加工技術を用いて作製したナノスケールの孔や、ポーラスアルミナナノ構造体中で脂質二分子膜の形成を行い、その中に抽出したグルタミン酸レセプターチャネルを包埋した。この膜のグルタミン酸応答を評価したところ、活性は見られたものの他のチャネルタンパクが混在しており、純度を高めるためのさらなる精製が必要であることが分かった。現在、その精製法について検討中である。また、安定化脂質二分子膜作成の基礎知見を得るために、表面赤外分光を用いた分光学的検討も行い、多重内部反射型赤外分光法(MIR-IRAS)を用いて、シリコン基板上のアガロース支持二分子膜を観察し、脂質溶液から自発的に脂質二分子膜が形成していく過程を、標識を用いることなくその場観察することに成功した(投稿中)。その他、シリコン基板表面上における種々の生体分子反応(DNAのハイブリダイゼーション、抗原抗体反応、細胞死)をMIR-IRASを用いて非標識でその場観察することに成功した。

報告書

(2件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2009 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 14件) 学会発表 (25件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] In situ real-time monitoring of apoptosis on leukemia cells by surface infrared spectroscopy2009

    • 著者名/発表者名
      R. Yamaguchi
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys 105

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ Surface Infrared Study of DNA Hybridization on Au Island Films Evaporated on Silicon Surfaces2009

    • 著者名/発表者名
      K. Tanaka
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys 48(印刷中)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Peptide Immobilization on GaAs Surfaces and the Application to Label-Free Detection of Antigen-Antibody Interactions Using Multiple Internal Reflection Infrared Spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      A. Hirano
    • 雑誌名

      Sens. Lett 6

      ページ: 613-617

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ study of DNA Attachment and Hybridization at Silicon Surfaces by IR Absorption Spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      K. Ishibashi
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys 47

      ページ: 3204-3208

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Design of Molecular Sensing Interfaces with Lipid Bilayer Assemblies2008

    • 著者名/発表者名
      A. Hirano-Iwata
    • 雑誌名

      Trends in Analytical Chemistry 27

      ページ: 512-520

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ real-time monitoring of biomolecular interactions by using surface infrared spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      A. Hirano-Iwata
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys 105(印刷中)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 表面赤外分光法を用いた抗原抗体反応の非標識検出 : 二次構造解析による特異・非特異信号の識別2008

    • 著者名/発表者名
      平野愛弓
    • 雑誌名

      表面科学(研究紹介) 29

      ページ: 558-563

    • NAID

      10024277066

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Peptide Immobilization on GaAs Surfaces and the Application to Label-Free Detection of An tigen-Antibody Interactions Using Multiple Internal Reflection Infrared Spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      A. Hirano, 他
    • 雑誌名

      Sensor Letters (印刷中)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ Study of DNA Attachment and Hybridization at Silicon Surfaces by IR Absorption Spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      K. Ishibashi, 他
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys. (印刷中)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Design of Molecular Sensing Interfaces with Lipid Bilayer Assemblies2008

    • 著者名/発表者名
      A. Hirano, 他
    • 雑誌名

      Trends in analytical chemistry (印刷中)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Label-free detection of protein-protein interactions at the GaAs/water interface through surface infrared spect roscopy: discrimination between specific and nonspecific interactions by using secondary structure analysis2007

    • 著者名/発表者名
      K. Onodera, A. Hirano-Iwata他
    • 雑誌名

      Langmuir 23

      ページ: 12287-12292

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Real Time Monitoring of Cell Death by Surface Infrared Spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      R. Yamaguchi, A. Hirano-Iwata他
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett. 91

      ページ: 203902-203902

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] DNA Hybridization Detection by Porous Silicon-Based DNA Microarray in Conju gation with Infrared Microspectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      R. Yamaguchi, 他
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 102

      ページ: 14303-14303

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In-situ Observation of a Cell Adhesion and Metabolism using Surface Infrared Spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      K. Miyamoto, 他
    • 雑誌名

      Cytotechnology 55

      ページ: 143-149

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ポーラスアルミナフィルムを用いた人工脂質二分子膜イオンチャネルセンサの開発2009

    • 著者名/発表者名
      平良祐
    • 学会等名
      第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      筑波大学(筑波)
    • 年月日
      2009-03-31
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 半導体微細加工を利用した脂質二分子膜センサーの安定化2009

    • 著者名/発表者名
      平野愛弓
    • 学会等名
      日本化学会第89春季年会
    • 発表場所
      日本大学理工学部(船橋)
    • 年月日
      2009-03-27
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Ion Channel Sensors Based on Artificial Bilayer Lipid Membranes2009

    • 著者名/発表者名
      A. Hirano-Iwata
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Nanomedicine (ISNM2009)
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター(分子研)
    • 年月日
      2009-02-07
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 半導体微細加工による安定化脂質二分子膜の開発2008

    • 著者名/発表者名
      青戸孝至
    • 学会等名
      応用物理学会東北支部第63回学術講演会
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2008-12-04
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 陽極酸化ポーラスアルミナフィルムを用いた人工脂質二分子膜センサの開発2008

    • 著者名/発表者名
      平良祐
    • 学会等名
      応用物理学会東北支部第63回学術講演会
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2008-12-04
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 表面赤外吸収分光法を用いた薬剤投与に対する細胞応答の非標識検出2008

    • 著者名/発表者名
      近藤康彦
    • 学会等名
      応用物理学会東北支部第63回学術講演会
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2008-12-04
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 表面赤外分光法を用いた細胞死のリアルタイムモニタリング2008

    • 著者名/発表者名
      平野愛弓
    • 学会等名
      第28回表面科学講演大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京)
    • 年月日
      2008-11-14
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] In-Situ Monitoring of Cell Activities Using Surface infrared Spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Kondo
    • 学会等名
      5th International Symposium on Surface Science and Nanotechnology (ISSS-5)
    • 発表場所
      早稲田大学(東京)
    • 年月日
      2008-11-12
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] In situ surface infrared spectroscopic study of phospholipid-bilayer formation2008

    • 著者名/発表者名
      A. Hirano-Iwata
    • 学会等名
      5th International Symposium on Surface Science and Nanotechnology (ISSS-5)
    • 発表場所
      早稲田大学(東京)
    • 年月日
      2008-11-11
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] In-Situ Surface Infrared Study of DNA Hybridization on Au Island Films Deposited on Si Surfaces2008

    • 著者名/発表者名
      A. Hirano-Iwata
    • 学会等名
      SSDM 2008
    • 発表場所
      エポカル筑波(筑波)
    • 年月日
      2008-09-25
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 表面赤外分光法を用いた脂質二分子膜形成過程のその場観察2008

    • 著者名/発表者名
      平野愛弓
    • 学会等名
      第69回応用物理学関係学術講演会
    • 発表場所
      中部大学(春日井)
    • 年月日
      2008-09-03
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 半導体微細加工を利用したイオンチャネルセンサーの開発2008

    • 著者名/発表者名
      青戸孝至
    • 学会等名
      第69回応用物理学関係学術講演会
    • 発表場所
      中部大学(春日井)
    • 年月日
      2008-09-03
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Island状金薄膜へのDNA固定化とハイブリダイゼーションの表面赤外分光法による検出2008

    • 著者名/発表者名
      平野愛弓, 他
    • 学会等名
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      船橋
    • 年月日
      2008-03-29
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 表面赤外分光法を用いた細胞死の定量的・定性的評価2008

    • 著者名/発表者名
      山口僚太郎, 他
    • 学会等名
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      船橋
    • 年月日
      2008-03-29
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] In-Situ Infrared Spectroscopic Study of Electrochemical Etching Processes at Si Surfaces2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Kimura
    • 学会等名
      Pacific rim meeting on electrochemical and solid state science, 214th ECS meeting
    • 発表場所
      Hilton Hawaiian Village Beach Resort & Spa (Honolulu)USA
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Inhomogeneous anodization of aluminum for nanofabrication2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Kimura
    • 学会等名
      Pacific rim meeting on electrochemical and solid state science, 214th ECS meeting
    • 発表場所
      Hilton Hawaiian Village Beach Resort & Spa (Honolulu)USA
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] In-situ infrared spectroscopic measurement of DNA molecules in a porous anodic alumina film2008

    • 著者名/発表者名
      R. Yamaguchi
    • 学会等名
      Pacific rim meeting on electrochemical and solid state science, 214th ECS meeting
    • 発表場所
      Hilton Hawaiian Village Beach Resort & Spa (Honolulu)USA
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] In-Situ Detection and Classification of DNA by Porous Alumina Filter in Conjugation with Infrared Absorption Spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      庭野道夫, 他
    • 学会等名
      China-Japan Symposium of Nano-Chemical Biology
    • 発表場所
      Beijing
    • 年月日
      2007-11-09
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 表面赤外分光法を用いる抗原抗体反応の非標識検出:2次構造解析による特異・非特異信号の識別2007

    • 著者名/発表者名
      平野愛弓, 他
    • 学会等名
      第27回表面科学講演大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2007-11-01
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] In-Situ Surface Infrared Study of DNA Attachment and Hybridization at Si Surfaces2007

    • 著者名/発表者名
      A. Hirano, 他
    • 学会等名
      SSDM 2007
    • 発表場所
      筑波
    • 年月日
      2007-09-21
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 赤外分光による細胞活動のその場観察のための装置内培養環境の構築2007

    • 著者名/発表者名
      山口僚太郎他
    • 学会等名
      第68回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2007-09-05
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Label-free detection of antigen-antibody interactions by infrared absorption spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      K. Onodera, A. Hirano他
    • 学会等名
      EMRS 2007 Spring Meeting
    • 発表場所
      Strasbourg (France)
    • 年月日
      2007-05-28
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 表面赤外分光を用いた抗原抗体反応の非標識検出2007

    • 著者名/発表者名
      平野愛弓他
    • 学会等名
      第68回分析化学討論会
    • 発表場所
      宇都宮
    • 年月日
      2007-05-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Label-Free Detection and Conformational Analysis of Antigen-Antibody Interactions at GaAs Surfaces by surface Infrared Spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      A. Hirano, 他
    • 学会等名
      1st International Symposium on Nanomedicine-from Basic to Applications and 2nd Molecule-Based Information Transmission and Reception
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      2007-04-21
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Electroosmotic Flow and Electromigration of DNA Molecules in a Microfluidic Device Investigated by Surface Vibration Spectroscopy2007

    • 著者名/発表者名
      T. Miyoshi, A. Hirano他
    • 学会等名
      2007 MRS Spring Meeting
    • 発表場所
      San Francisco
    • 年月日
      2007-04-11
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.niwano.riec.tohoku.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.niwano.riec.tohoku.ac.jp/publication_paper.htm

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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