マイクロ電極を用いる細胞インターフェースの制御

• 研究課題/領域番号: 20310070
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 西澤 松彦 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20273592)
• 研究分担者: 梶 弘和 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70431525)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円); 2010年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2009年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2008年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
• キーワード: 細胞チップ / 筋肉細胞 / 導電性高分子 / マイクロ・ナノデバイス / 細胞・組織 / バイオチップ / バイオ・チップ

研究概要

細胞培養に適した硬さのハイドロゲル基板上に筋肉細胞を配列培養する方法を開発した。作製したゲルシート培養筋は、電気刺激によって1週間以上に渡って安定に収縮運動できる。一方で導電性高分子PEDOTによる電極をハイドロゲルに配線する電解重合法を新規に開発し、作製条件の最適化によって50Ω/□程度と実用に耐える表面抵抗率を達成した。これらを組み合わせたハイブリット細胞チップは, 2型糖尿病における骨格筋糖代謝不全の分子機構解明と治療薬開発などに有効である。

研究成果

• [雑誌論文] Spatiotemporally Controlled Contraction of Micropatterned Skeletal Muscle Cells on a Hydrogel Sheet (2011)
  • 著者名/発表者名: Kuniaki Nagamine, Takeaki Kawashima, Soichiro Sekine, Yuichiro Ido, Makoto Kanzaki, and Matsuhiko Nishizawa
  • 雑誌名: Lab Chip 巻: 11 ページ: 513-517
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatiotemporally Controlled Contraction of Micropatterned Skeletal Muscle Cells on a Hydrogel Sheet (2011)
  • 著者名/発表者名: Kuniaki Nagamine
  • 雑誌名: Lab on a Chip 巻: 11 ページ: 513-517
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conducting Polymer Electrodes Printed on Hydrogel (2010)
  • 著者名/発表者名: Soichiro Sekine, Yuichiro Ido, Takeo Miyake, Kuniaki Nagamine and Matsuhiko Nishizawa
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 132 ページ: 13174-13175
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monitoring Impedance Changes Associated with Motility and Mitosis of a Single Cell (2010)
  • 著者名/発表者名: Lamya Ghenim, Hirokazu Kaji, Yu Hoshino, Takeshi Ishibashi, Vincent Haguet, Xavier Gidrol and Matsuhiko Nishizawa
  • 雑誌名: Lab Chip 巻: 10 ページ: 2546-2550
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrically Induced Contraction of C2C12 My tubes Cultured on a Porous Membrane-Based Substrate with Muscle Tissue-Like Stiffness (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Kaji, Takeshi Ishibashi, Kuniaki Nagamine, Makoto Kanzaki and Matsuhiko Nishizawa
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 31 ページ: 6981-6986
  • 査読あり
• [雑誌論文] Directing the flow of medium in controlled cocultures of Heal cells and human umbilical vein endothelial cells with a microfluidic device (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Kaji, Takeshi Yokoi, Takeaki Kawashima and Matsuhiko Nishizawa
  • 雑誌名: Lab Chip 巻: 10 ページ: 2374-2379
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrodes Combined with an Agarose Stamp for Addressable Micro patterning (2010)
  • 著者名/発表者名: Soichiro Sekine, Shinya Nakanishi, Takeo Miyake, Kuniaki Nagamine, Hirokazu Kaji and Matsuhiko Nishizawa
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 26 ページ: 11526-11529
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transfer of Two-Dimensional Patterns of Human Umbilical Vein Endothelial Cells into Fibrin Gels to Facilitate Vessel Formation (2010)
  • 著者名/発表者名: Takeaki Kawashima, Takeshi Yokoi, Hirokazu Kaji and Matsuhiko Nishizawa
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: 46 ページ: 2070-2072
  • 査読あり
• [雑誌論文] Micropatterning Contractile C2C12 My tubes Embedded in a Fibrin Gel (2010)
  • 著者名/発表者名: Kuniaki Nagamine, Takeaki Kawashima, Takeshi Ishibashi, Hirokazu Kaji, Makoto Kanzaki and Matsuhiko Nishizawa
  • 雑誌名: Biotechnol. Bioeng 巻: 105 ページ: 1161-1167
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrically Induced Contraction of C2C12 Myotubes Cultured on a Porous Membrane-Based Substrate with Muscle Tissue-Like Stiffness (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Kaji
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 31 ページ: 6981-6986
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conducting Polymer Electrodes Printed on Hydrogel (2010)
  • 著者名/発表者名: Soichiro Sekine
  • 雑誌名: Journal of American Chemical Society 巻: 132 ページ: 13174-13175
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transfer of Two-Dimensional Patterns of Human Umbilical Vein Endothelial Cells into Fibrin Gels to Facilitate Vessel Formation (2010)
  • 著者名/発表者名: Takeaki Kawashima
  • 雑誌名: Electrochemistry 46 ページ: 2070-2072
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatiotemporal Sub cellular Bespattering Using an AFM-Assisted Electrochemical System (2009)
  • 著者名/発表者名: Soichiro Sekine, Hirokazu Kaji and Matsuhiko Nishizawa
  • 雑誌名: Electrochem. Commun 巻: 11 ページ: 1781-1784
  • 査読あり
• [雑誌論文] Localized Electrical Stimulation to C2C12 My tubes Cultured on a Porous Membrane-Based Substrate (2009)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Ishibashi, Yu Hoshino, Hirokazu Kaji, Makoto Kanzaki, Masaaki Sato and Matsuhiko Nishizawa
  • 雑誌名: Biomedical Microdevices 巻: 11 ページ: 413-419
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective Capture of a Specific Cell Type from Mixed Leucocytes in an Electrode-Integrated Micro fluidic Device (2009)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Hashimoto, Hirokazu Kaji and Matsuhiko Nishizawa
  • 雑誌名: Biosensors and Bioelectronics 巻: 24 ページ: 2892-2897
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlled Cocultures of Heal Cells and Human Umbilical Vein Endothelial Cells on Detachable Substrates (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Kaji, Takeshi Yokoi, Takeaki Kawashima and Matsuhiko Nishizawa
  • 雑誌名: Lab on a Chip 巻: 9 ページ: 427-432
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatiotemporal Subcellular Biopatterning Using an AFM-Assisted Electrochemical System (2009)
  • 著者名/発表者名: Soichiro Sekine
  • 雑誌名: Electrochemistry Communications 11 ページ: 1781-1784
  • 査読あり
• [雑誌論文] Micropatterning Contractile C_2C_<12> Myotubes Embedded in a Fibrin Gel (2009)
  • 著者名/発表者名: Kuniaki Nagamine
  • 雑誌名: Biotechnology and Bioengineering 105 ページ: 1161-1167
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2009)
  • 著者名/発表者名: 西澤松彦(共著)
  • 雑誌名: 自己組織化とは何か(講談社)
• [雑誌論文] Patterning Adherent Cells within Microchannels by Combination of Electrochemical Biolithography Technique and Repulsive Dielectrophoretic Force (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Kaji, Masahiko Hashimoto, Soichiro Sekine, Takeaki Kawashima and Matsuhiko Nishizawa
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 76 ページ: 555-558
  • NAID: 130002150730
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conducting Polymer-Based Electrodes for Controlling Cellular Functions (2008)
  • 著者名/発表者名: Matsuhiko Nishizawa, Takahiro Kitazume and Hirokazu Kaji
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 76 ページ: 532-534
  • NAID: 10021027701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Integration of Electrochemical-Based Bio-Lithography technique into AFM System (2008)
  • 著者名/発表者名: Soichiro Sekine, Hirokazu Kaji, Takashi Abe and Matsuhiko Nishizawa
  • 雑誌名: Analytical and Bioanalytical Chemistry 巻: 391 ページ: 2711-2716
  • 査読あり
• [雑誌論文] Localized Immobilization of Proteins onto Microstructures within a Preassembled Microfluidic Device (2008)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Hashimoto
  • 雑誌名: Sensors and Actuators B 128 ページ: 545-551
  • 査読あり
• [雑誌論文] Integration of Electrochemical-Based Bio-Lithography technique into AFM System (2008)
  • 著者名/発表者名: Soichiro Sekine
  • 雑誌名: Analytical and Bioanalytical Chemistry 391 ページ: 2711-2716
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conducting Polymer-Based Electrodes for Controlling Cellular Functions (2008)
  • 著者名/発表者名: Matsuhiko Nishizawa
  • 雑誌名: Electrochemistry 76 ページ: 532-534
  • NAID: 130002150723
  • 査読あり
• [学会発表] 接合型・積層型共培養系の微細加工 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西澤松彦
  • 学会等名: 動物実験代替法学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-12-05
• [学会発表] Nano/Micro Devices for Dynamic Control of Cellular Adhesion and Functions (2010)
  • 著者名/発表者名: Matsuhiko Nishizawa
  • 学会等名: International Conference on Nanoscience and Nanotechnology
  • 発表場所: 韓国,光州
  • 年月日: 2010-11-09
• [学会発表] Nano/Micro Devices for Dynamic Control of Cellular Adhesion and Functions (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Nishizawa
  • 学会等名: International Conference on Nanoscience and Nanotechnology
  • 発表場所: Gwangju, Korea
  • 年月日: 2010-11-08
• [学会発表] Metabolic Bioassay Using Gel Sheet-Based Skeletal Muscle Cell Culture System (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Nishizawa
  • 学会等名: KIST-Tohoku Joint Symposium on Nanobiomedical Engineering
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2010-08-30
• [学会発表] 電気化学バイオリソグラフィーの開発と応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西澤松彦
  • 学会等名: 第19回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-12-07
• [学会発表] 先進バイオリソグラフィーの細胞アッセイ応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西澤松彦
  • 学会等名: 電気化学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] Electrochemical Bio-lithography System for Capturing Cells within a Microfluidic Chip (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Hashimoto, H. Kaji and M. Nisizawa
  • 学会等名: ISE Meeting
  • 発表場所: Beijing, china
  • 年月日: 2009-08-20
• [学会発表] Electrochemical Bio-lithography System for Capturing Cells within a Microfluidic Chip (2009)
  • 著者名/発表者名: Matsuhiko Nishizawa
  • 学会等名: ISE Meeting 2009
  • 発表場所: Beging, China
  • 年月日: 2009-08-20
• [学会発表] バイオ機能を搭載した情報エネルギーデバイス (2009)
  • 著者名/発表者名: 西澤松彦
  • 学会等名: REDEEMシンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-07-25
• [学会発表] Nishizawa, Rapid Capture of a Specific Cell Type within an Electrode-Integrated Microfluidic Chip (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Hashimoto, H. Kaji and M
  • 学会等名: 215th Electrochemical Society Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2009-05-26
• [学会発表] Electrochemistry-Based Biointerface Engineering (2009)
  • 著者名/発表者名: Matsuhiko NISHIZAWA and Hirokazu KAJI
  • 学会等名: Asian Pacific Association of Biomechanics Conference
  • 発表場所: Christchurch, New Zealand
  • 年月日: 2009-04-17
• [学会発表] 電気化学バイオリソグラフィーのセンシング応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西澤松彦
  • 学会等名: 日本バイオマテリアル学会シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-11-18
• [学会発表] Electrochemistry-Based Biointerface Engineering (2008)
  • 著者名/発表者名: Matsuhiko Nishizawa
  • 学会等名: 7th International Symposium on Nano-Biomedical Engineering
  • 発表場所: Taiwan
  • 年月日: 2008-10-16
• [学会発表] Electrochemistry-Based Biointerface Engineering (2008)
  • 著者名/発表者名: Matsuhiko Nishizawa
  • 学会等名: 7th International Symposium on Nano-Biomedical Engineering
  • 発表場所: NCKU, Taiwan
• [図書] Metabolic Assay System for Micropatterned Contractile Myotubes ECS Trans., Chemical Sensors 9 & MEMS/NEMS 9 (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Nagamine, Y. Ido, S. Sekine, T. Miyake, M. Kanzaki and M. Nishizawa
  • 出版者: ECS
• [図書] エネルギーハーベスティングの最新動向「第5章バイオ・化学エネルギー利用技術」 (2010)
  • 著者名/発表者名: 三宅丈雄(共著)
  • 出版者: シーエムシー
• [図書] 細胞接着の制御技術「自己組織化ハンドブック」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西澤松彦
  • 出版者: NTS
• [図書] 細胞操作「第3版現代界面コロイド化学の基礎」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西澤松彦
  • 出版者: 丸善
• [図書] 細胞操作・センシングのためのバイオリソグラフィー「先進化学センサ」 (2008)
  • 著者名/発表者名: 西澤松彦
  • 出版者: ティー・アイ・シー
• [図書] 「先進化学センサ」第2章6節細胞操作・センシングのためのバイオリソグラフィー (2008)
  • 著者名/発表者名: 西澤松彦
  • 出版者: ティー・アイ・シー
• [備考]
  • URL: http://www.biomems.mech.tohoku.ac.jp
• [備考]
  • URL: http://www.biomems.mech.tohoku.ac.jp/index_j.html
• [備考]
  • URL: http://www.biomems.mech.tohoku.ac.jp/index_j.html
• [備考]
  • URL: http://www.biomems.mech.tohoku.ac.jp/index_j.html
• [産業財産権] 導電性高分子からなるパターンを備えた多孔質構造体及びその製造方法 (2011)
  • 発明者名: 西澤松彦
  • 権利者名: 東北大学
  • 出願年月日: 2011-03-25
  • 外国
• [産業財産権] 導電性高分子からなるパターンを備えた多孔質構造体及びその製造方法 (2010)
  • 発明者名: 西澤松彦、関根宗一郎、井門裕一郎
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学
  • 産業財産権番号: 2010-073820
  • 出願年月日: 2010-03-26
• [産業財産権] 細胞検査用バイオアッセイ用キット (2009)
  • 発明者名: 西澤松彦、神崎展、長峯邦明
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学
  • 産業財産権番号: 2009-281158
  • 出願年月日: 2009-12-11