| 研究課題/領域番号 |
22K14579
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分28050:ナノマイクロシステム関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
阿部 博弥 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (60838217)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | バイオセンサー / 光触媒 / 生物模倣 / 電気化学 / 神経科学 / 神経伝達物質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
脳内活動では、脳の各領域間で種々の神経伝達物質を介して複雑に伝達し合う高度なコミュニケーションが達成されている。脳内の領域間コミュニケーションの可視化には超高感度・多項目・広範囲・リアルタイム・局所解析といった事項を一度に達成する分析技術が必要不可欠である。本研究は脳内活動を可視化する「光電気化学顕微鏡(Photoelectrochemical microscopy; PECM)」を確立することを目的としている。このPECMは、光合成タンパク質からヒントを得たデバイス設計であり、局所的な光励起による光応答性電極を用いることで達成することができる。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、脳機能評価に資する光電気化学顕微鏡を確立することが目的である。この光電気化学顕微鏡では、光励起可能なスイッチング素子を透明電極上に塗布し、局所励起光を任意の電極表面に照射することで局所的な電気化学シグナルやイメージを得ることができる。
研究機関の３年間では、光電気化学顕微鏡の確立およびその機能化を達成し、脳機能の多角的評価を実施する。２年度目では、水熱合成法を用いて酸化チタンを透明電極上に成長させ、光励起可能なスイッチング素子とした。この酸化チタン電極では、ペースト状の市販酸化チタン電極よりも高い光応答性を示し、光触媒活性の高いスイッチング素子の作製に成功したと言える。また、3Dプリンターやxyzステージ（手動）、光源、対物レンズを組み合わせ、基本的な光照射ステージを作製した。この光照射ステージを用いて、光照射を各スポットで照射し、得られた各電気化学シグナルから位置と電流値を元に電気化学イメージを取得することができた。１年目に作製した、LEDのアレイを使った電気化学イメージング手法と比較し、スポット径を小さくすることができ、より詳細な光電気化学イメージを取得することが期待できる。光電気化学イメージングのデモンストレーションとして、ガラスビーズを用いて物質の有無を光電気化学顕微鏡によるイメージングを行ない、ビーズの有無で電流値が変化する傾向が確認できたが、さらなる調査が必要である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
昨年度作製した光照射装置では、LEDのアレイを複数個配列させた6*6の合計36点の電気化学イメージ取得用装置であった。この装置では、LEDアレイのサイズに依存するため、サイズの制限（１点あたり数mm程度）一方、本年度作製した光照射装置では、ステージ可動式としたため、より照射な電気化学イメージを取得することができる。実際に、5mm*5mm内で5*5の合計25点の光電気化学イメージの取得に成功している。また、高活性な光触媒を作製することができたため、スポット径の微細化に伴う電流値の低下にも対応できることが期待される。
一方で、細胞を使った実サンプルの評価には至っていない。
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| 今後の研究の推進方策 |
２年目では、光電気化学顕微鏡の高活性化およびステージ等の確立を行い期待以上の性能が得られた。一方で、２年目に予定していた実サンプルの評価が実施できていないため、3年目では細胞を使った細胞の代謝活性や薬剤応答に関する情報を取得予定である。
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