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神経活動の精密計測・制御のためのシナプス型情報通信デバイスアレイの構築

研究課題

研究課題/領域番号 25288118
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 デバイス関連化学
研究機関日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所

研究代表者

樫村 吉晃  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 研究主任 (90393751)

研究分担者 住友 弘二  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 主幹研究員 (30393747)
塚田 信吾  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 上席特別研究員 (80454205)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2015年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2014年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2013年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
キーワードナノバイオ / 生体機能利用 / タンパク質 / 人工生体膜 / 電気生理 / 巨大脂質膜ベシクル / 人工シナプス / 蛋白質 / 脂質二分子膜
研究成果の概要

生体内におけるシナプス情報伝達を模倣し、生体機能に重要な役割を持つ膜タンパク質を半導体微小井戸上に配置・機能化した人工シナプス実現へ向けた取り組みを行った。自発展開法や単一脂質膜ベシクルマニピュレーションによる人工生体膜の操作技術を確立した。微小井戸にハイドロゲルを充填することにより、実際の細胞に近い環境を構築できることを示した。微小井戸を人工生体膜でシールする際に、人工生体膜と基板間の静電相互作用を利用する新たな手法を見出した。低ノイズ・高感度計測に適したデバイス構造を提案し、モデルタンパク質を用いてデバイス動作原理の確認をした。本研究を通して、実際の神経細胞との連携の可能性を示した。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Hermetically sealed microwell with a lipid bilayer created using a self-assembled monolayer2016

    • 著者名/発表者名
      Ruaridh Forbes, Yoshiaki Kashimura, Koji Sumitomo
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 8 号: 11 ページ: 117201-117201

    • DOI

      10.7567/apex.8.117201

    • NAID

      210000137713

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrostatically Induced Planar Lipid Membrane Formation on a Cationic Hydrogel Array by the Fusion of Small Negatively Charged Unilamellar Vesicles2015

    • 著者名/発表者名
      Aya Tanaka, Hiroshi Nakashima, Yoshiaki Kashimura, Koji Sumitomo
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects

      巻: 477 ページ: 63-69

    • DOI

      10.1016/j.colsurfa.2015.03.049

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electrostatic control of the dynamics of lipid bilayer self-spreading using a nanogap gate2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Kashimura, Koji Sumitomo, Kazuaki Furukawa
    • 雑誌名

      Materials Research Express

      巻: 1 号: 3 ページ: 035404-035404

    • DOI

      10.1088/2053-1591/1/3/035404

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of a gel-supported lipid membrane array on a silicon substrate2014

    • 著者名/発表者名
      Aya Tanaka,Hiroshi Nakashima,Yoshiaki Kashimura,Koji Sumitomo
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 53 号: 1S ページ: 01AF02-01AF02

    • DOI

      10.7567/jjap.53.01af02

    • NAID

      210000143297

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of a suspended lipid membrane on a microcavity covered by a thin SiO2 layer with a nanohole array2014

    • 著者名/発表者名
      Aya Tanaka, Yoshiaki Kashimura, Eiichi Kuramochi, Koji Sumitomo
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 7 号: 1 ページ: 17001-17001

    • DOI

      10.7567/apex.7.017001

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrostatic Control of Artificial Cell Membrane Spreading by Tuning the Thickness of an Electric Double Layer in a Nanogap2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Kashimura, K. Furukawa, K. Torimitsu
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E96.C 号: 3 ページ: 344-347

    • DOI

      10.1587/transele.E96.C.344

    • NAID

      10031167359

    • ISSN
      0916-8524, 1745-1353
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Control of Ion Leakage from/into a Microwell Sealed with Differently Charged Lipid Bilayers2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Kashimura, R. Forbes, A. Oshima, K. Sumitomo, H. Nakashima
    • 学会等名
      MRS Spring Meeting
    • 発表場所
      Phoenix Convention Center (Phoenix, USA)
    • 年月日
      2016-03-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アルミナ表面上における脂質膜の展開と微小井戸上の架橋膜形成2016

    • 著者名/発表者名
      樫村吉晃、大嶋梓、住友弘二、中島寛
    • 学会等名
      第63回春季応用物理学会講演会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 浸透圧差による架橋膜の変形とベシクル融合促進2016

    • 著者名/発表者名
      大嶋梓、樫村吉晃、住友弘二、中島寛
    • 学会等名
      第63回春季応用物理学会講演会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Neuronal growth control using SAM modified nano-pillars as scaffolds2015

    • 著者名/発表者名
      N. Kasai, A. Watanabe, R. Filip, A. Tanaka, T. Goto, Y. Kashimura, S. Tsukada, K. Sumitomo, J. F. Ryan, H. Nakashima
    • 学会等名
      Pacifichem2015
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center (Hawaii, USA)
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 脂質膜でシールした微小井戸構造におけるイオンリークの検討:脂質電荷の影響2015

    • 著者名/発表者名
      樫村吉晃、大嶋梓、中島寛、住友弘二
    • 学会等名
      第76回秋季応用物理学会講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 静電相互作用を用いたベシクルの二分子膜への融合促進2015

    • 著者名/発表者名
      大嶋梓、田中あや、樫村吉晃、住友弘二
    • 学会等名
      第76回秋季応用物理学会講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Neuronal selective growth on nanopillars using supported lipid bilayer2015

    • 著者名/発表者名
      N. Kasai, A. Watanabe, R. Filip, T. Goto, Y. Kashimura, A. Tanaka, S. Tsukada, K. Sumitomo, J. F. Ryan, H. Nakashima
    • 学会等名
      第76回秋季応用物理学会講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] カチオン性脂質二分子膜への膜タンパク質導入2015

    • 著者名/発表者名
      大嶋梓、樫村吉晃、住友弘二
    • 学会等名
      第75回分析化学討論会
    • 発表場所
      山梨大学(山梨県甲府市)
    • 年月日
      2015-05-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ナノ構造物上の神経細胞成長2015

    • 著者名/発表者名
      河西奈保子、後藤東一郎、樫村吉晃、田中あや、塚田信吾、住友弘二、Roxana Filip、Rick Lu
    • 学会等名
      電気化学会第82回大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 人工脂質膜でシールした微小井戸の電気特性評価と構造最適化2015

    • 著者名/発表者名
      樫村吉晃、Ruaridh Forbes、大嶋梓、住友弘二
    • 学会等名
      第62回春季応用物理学会講演会
    • 発表場所
      平塚
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Vesicle Fusion into Supported Lipid Bilayer on SiO2 Substrates Observed by Atomic Force Microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      A. Oshima, A. Tanaka, Y. Kashimura, K. Sumitomo
    • 学会等名
      22nd International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
    • 発表場所
      熱川
    • 年月日
      2014-12-11 – 2014-12-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Sealed microwells with lipid bilayers on a Si substrate for detecting ion channel activity2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kashimura, R. Forbes, A. Oshima, K. Sumitomo
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Surface Science
    • 発表場所
      松江
    • 年月日
      2014-11-02 – 2014-11-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Control of Vesicle Fusion into Bilayer Lipid Membranes by Using Electrostatic Interaction2014

    • 著者名/発表者名
      A. Oshima, A. Tanaka, Y. Kashimura, K. Sumitomo
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Surface Science
    • 発表場所
      松江
    • 年月日
      2014-11-02 – 2014-11-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Nanobiodevice for mimicking synaptic connections with living neurons2014

    • 著者名/発表者名
      K. Sumitomo, N. Kasai, Y. Kashimura, A. Tanaka, A. Oshima, T. Goto, T. Teshima, S. Tsukada, H. Nakashima
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Surface Science
    • 発表場所
      松江
    • 年月日
      2014-11-02 – 2014-11-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 脂質膜でシールした微小井戸構造におけるイオンリーク評価2014

    • 著者名/発表者名
      樫村吉晃、大嶋梓、住友弘二
    • 学会等名
      第75回秋季応用物理学会講演会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 静電相互作用を用いた基板支持膜へのベシクル融合制御2014

    • 著者名/発表者名
      大嶋梓、田中あや、樫村吉晃、住友弘二
    • 学会等名
      第75回秋季応用物理学会講演会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ナノピラー上での神経細胞成長2014

    • 著者名/発表者名
      河西奈保子、後藤東一郎、Rick Lu、Roxana Filip、樫村吉晃、塚田信吾、住友弘二
    • 学会等名
      第75回秋季応用物理学会講演会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 種々の表面上に成長した神経細胞のSEM観察2014

    • 著者名/発表者名
      河西奈保子、後藤東一郎、Rick Lu、樫村吉晃、田中あや、塚田信吾、住友弘二
    • 学会等名
      第37回日本神経科学大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Neuronal growth on nano-pillar substrates2014

    • 著者名/発表者名
      N. Kasai, R. Lu, T. Goto, Y. Kashimura, A. Oshima, K. Sumitomo
    • 学会等名
      26th Annual Conference of the European Society for Biomaterials
    • 発表場所
      リバプール
    • 年月日
      2014-08-31 – 2014-09-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Electrostatic control of the dynamics of lipid bilayer self-spreading using a nanogap gate2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Kashimura, R. Forbes, A. Oshima, K. Sumitomo
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Organic Molecular Electronics
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-05-15 – 2014-05-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 脂質膜シール微小井戸構造を用いた電気生理計測2014

    • 著者名/発表者名
      樫村吉晃、R. Forbes、大嶋梓、住友弘二
    • 学会等名
      第61回春季応用物理学会講演会
    • 発表場所
      相模原
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ナノホール上に形成した二分子膜へのベシクル融合観察2014

    • 著者名/発表者名
      大嶋梓、田中あや、樫村吉晃、住友弘二
    • 学会等名
      第61回春季応用物理学会講演会
    • 発表場所
      相模原
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Formation of a gel-supported lipid membrane array on a micropatterned substrate2014

    • 著者名/発表者名
      A. Tanaka, H. Nakashima, Y. Kashimura, K. Sumitomo
    • 学会等名
      Biophys. Soc. 58th Annual meeting
    • 発表場所
      USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 膜タンパク質で機能するナノバイオデバイスの構築2014

    • 著者名/発表者名
      住友弘二、田中あや、樫村 吉晃、河西奈保子、大嶋梓、後藤東一郎、塚田信吾、中島寛
    • 学会等名
      有機バイオエレクトロニクス研究会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Controlling Manipulation, Stimulation, and Rupture of Giant Unilamellar Vesicles on Si Substrate for Lipid Bilayer Array2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Kashimura, R. Forbes, Y. Tamba, K. Sumitomo, K. Torimitsu
    • 学会等名
      MRS Spring Meeting
    • 発表場所
      USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Nanobiodevice which consists of the artificial lipid membrane suspended over microwell array2013

    • 著者名/発表者名
      K. Sumitomo, A. Tanaka, N. Kasai, Y. Kashimura, K. Torimitsu, J. F. Ryan
    • 学会等名
      9th European Biophysics Congress
    • 発表場所
      ポルトガル
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 巨大脂質膜ベシクル操作による脂質二分子膜アレイの作製2013

    • 著者名/発表者名
      樫村吉晃、R. Forbes、住友弘二
    • 学会等名
      第74回秋季応用物理学会講演会
    • 発表場所
      京田辺
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 架橋脂質膜形成のための細胞骨格様プラットフォームの構築2013

    • 著者名/発表者名
      田中あや、R. Forbes、樫村吉晃、住友弘二
    • 学会等名
      第74回秋季応用物理学会講演会
    • 発表場所
      京田辺
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Platform for Low Noise Biosensors using Microwells Sealed with Lipid Bilayers2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Kashimura, R. Forbes, K. Sumitomo
    • 学会等名
      MNC2013
    • 発表場所
      札幌
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 浸透圧を変化させた時の架橋脂質膜の振る舞い2013

    • 著者名/発表者名
      住友弘二、P. Koumlcher、河西奈保子、田中あや、樫村吉晃、鳥光慶一、J. Ryan
    • 学会等名
      第51回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Nanobiodevice for mimicking synaptic connections2013

    • 著者名/発表者名
      K. Sumitomo, N. Kasai, Y. Kashimura, A. Tanaka, T. Goto, A. Oshima, S. Tsukada, H. Nakashima
    • 学会等名
      ACSIN-12/ICSPM-21
    • 発表場所
      つくば
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Nanobiodevice that consists of membrane proteins and an artificial lipid bilayer2013

    • 著者名/発表者名
      K. Sumitomo, N. Kasai, A. Tanaka, Y. Kashimura, T. Goto, A. Oshima, S. Tsukada
    • 学会等名
      Energy Materials Nanotechnology
    • 発表場所
      USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2013-05-21   更新日: 2019-07-29  

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