電気化学イメージングデバイスを用いた細胞動体解析法の開発

• 研究課題/領域番号: 26600057
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: ナノマイクロシステム
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 伊野 浩介 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (00509739)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 電気化学イメージング / バイオMEMS / 細胞解析 / 集積回路デバイス / 微小電極アレイ / 集積化センサ

研究成果の概要

現在、培養細胞や微小生物に関する様々な動体解析法が開発されている。一般的に、動体解析には光学的手法が用いられており、細胞機能解析や環境評価、細胞品質管理への応用が検討されている。一方、細胞解析において優れたツールである電気化学的手法による動体解析はほとんど報告されていない。そこで本研究では、細胞や組織が動くことによる溶液の対流から細胞の動体変化を捉えるという、新しいアイディアに基づく細胞動体イメージング法を開発した。これにより微小生物の動体の電気化学イメージングに成功した。

研究成果

• [国際共同研究] Florida International University(米国)
• [雑誌論文] Electrochemical Imaging for Single-cell Analysis of Cell Adhesion Using a Collagen-coated Large-scale Integration (LSI)-based Amperometric Device (2016)
  • 著者名/発表者名: Abe H, Kanno Y, Ino K, Inoue KY, Suda A, Kunikata R, Matsudaira M, Shiku H, Matsue T
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 84 号: 5 ページ: 364-367
  • DOI: 10.5796/electrochemistry.84.364
  • NAID: 130005150427
  • ISSN: 1344-3542, 2186-2451
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Potentiometric bioimaging with a large-scale integration (LSI)-based electrochemical device for detection of enzyme activity (2016)
  • 著者名/発表者名: Kanno Y, Ino K, Sakamoto C, Inoue KY, Matsudaira M, Suda A, Kunikata R, Ishikawa T, Abe H, Shiku H, Matsue T
  • 雑誌名: Biosens. Bioelectron. 巻: 77 ページ: 709-714
  • DOI: 10.1016/j.bios.2015.10.021
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electrochemical imaging of dopamine release from three-dimensional-cultured PC12 cells using LSI-based amperometric sensors (2015)
  • 著者名/発表者名: Abe H, Ino K, Li CZ, Kanno Y, Inoue KY, Suda A, Kunikata R, Matsudaira M, Takahashi Y, Shiku H, Matsue T
  • 雑誌名: Anal. Chem. 巻: 87 号: 12 ページ: 6364-6370
  • DOI: 10.1021/acs.analchem.5b01307
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A local redox cycling-based electrochemical chip device with nanocavities and microwells for multi-electrochemical detection of alkaline phosphatase activity in embryoid bodies from embryonic stem cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Kanno Y, Ino K, Shiku H, Matsue T
  • 雑誌名: Lab Chip 巻: 15 号: 23 ページ: 4404-4414
  • DOI: 10.1039/c5lc01016k
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Microchemistry- and MEMS-based Integrated Electrochemical Devices for Bioassay Applications (2015)
  • 著者名/発表者名: Ino K
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 83 号: 9 ページ: 688-694
  • DOI: 10.5796/electrochemistry.83.688
  • NAID: 130005095965
  • ISSN: 1344-3542, 2186-2451
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Feedback mode-based electrochemical imaging of conductivity and topography for large substrate surfaces using an LSI-based amperometric chip device with 400 sensors (2015)
  • 著者名/発表者名: Kanno Y, Ino K, Inoue KY, Sen M, Suda A, Kunikata R, Matsudaira M, Abe H, Li CZ, Shiku H, Matsue T
  • 雑誌名: J. Electroanal. Chem. 巻: 741 ページ: 109-113
  • DOI: 10.1016/j.jelechem.2015.01.020
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simulation analysis of positional relationship between embryoid bodies and sensors on an LSI-based amperometric device for electrochemical imaging of alkaline phosphatase activity (2015)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Kanno, Kosuke Ino, Kumi Y. Inoue, Atsushi Suda, Ryota Kunikata, Masahki Matsudaira, Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: In press
  • NAID: 130005087162
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] マイクロ・ナノ化学に基づく電気化学イメージングデバイスの開発と細胞解析への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 伊野浩介
  • 学会等名: 日本化学会 第96春季年会 (2016)
  • 発表場所: 同志社大学（京都）
  • 年月日: 2016-03-24
  • 招待講演
• [学会発表] マイクロ・ナノ化学と電気化学の融合による新規バイオ分析法の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊野浩介
  • 学会等名: 2015年度 バイオインダストリー協会賞 発酵と代謝研究奨励賞、化学・生物素材研究開発奨励賞 合同発表会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜）
  • 年月日: 2015-10-14
  • 招待講演
• [学会発表] Large-scale integration (LSI)-based electrochemical chip device for imaging of cell activity in three-dimensional cultured cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Ino, Yusuke Kanno, Kumi Y. Inoue, Masahki Matsudaira, Atsushi Suda, Ryota Kunikata, Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue
  • 学会等名: RSC Tokyo International Conference 2015
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉）
  • 年月日: 2015-09-03
  • 国際学会
• [学会発表] マイクロ・ナノ化学を利用した電気化学バイオ分析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊野浩介
  • 学会等名: 平成27年度日本分析化学会東北支部若手交流会
  • 発表場所: パルセ飯坂（福島）
  • 年月日: 2015-07-17
  • 招待講演
• [学会発表] バイオ分析に向けた電気化学計測システム・デバイスの開発に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊野浩介
  • 学会等名: 電気化学会第82回大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（横浜）
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-17
• [学会発表] 細胞解析を指向した電気化学デバイスの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊野浩介
  • 学会等名: 日本分析化学会第63年会
  • 発表場所: 広島大学（広島）
  • 年月日: 2014-09-19 – 2014-09-21