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2021 年度 実施状況報告書

TFTデバイスと昆虫嗅覚受容体を融合した高感度・大面積匂いバイオセンサの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K14787
研究機関東北大学

研究代表者

照月 大悟  東北大学, 工学研究科, 助教 (40821921)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード薄膜トランジスタ / 匂いセンサ / 嗅覚受容体 / 昆虫細胞
研究実績の概要

匂い物資を迅速に検出することによって、環境モニタリングや危険物質の検出など、安全・安心に関わる課題を解決したいというニーズが高まっている。本研究では、昆虫嗅覚受容体を発現したSf21細胞(センサ細胞)と液晶技術に基づく薄膜トランジスタ(Thin-film transistor; TFT)を融合し、匂い物質の高感度測定とパターン計測が可能な匂いバイオセンサ構築を行うものである。
昨年度は、3Dプリンタによって、センサ細胞への匂い刺激時の液面の揺れと、流路内への気泡侵入の抑制を両立する閉鎖型灌流カートリッジを開発した。本年度はこのカートリッジを、センサ細胞を播種したTFTデバイス基板上に設置可能な構造に改良を行い、細胞への匂い刺激を試みた。これまでは、蛍光顕微鏡下でカルシウムイメージングを行うことにより、センサ細胞への匂い刺激性能を検討していた。本年度の検討により、開発した閉鎖型灌流カートリッジの気泡抑制性能を維持したまま、カートリッジを電気デバイス上に配置できることが確認された。センサ細胞への匂い刺激は、液中に溶解した匂い物資で行うため、電気デバイス上の細胞への適切な刺激方法の開発は重要な要素である。本研究のカートリッジは、デバイスの構造に合わせて必要な性能を維持したまま形状変更が可能である。また、カートリッジの設置や匂い応答検出に関する実験から、TFTデバイスの改良点が浮かび上がってきた。今年度に得られた成果は、センサ細胞の匂い応答検出のための、TFTデバイス構造の最適化に重要な指針となる。

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

今年度は、昨年構築した匂い刺激のための閉鎖型灌流カートリッジに基づき、TFTデバイス上に設置可能なカートリッジ形状を設計し、センサ細胞への匂い刺激が可能であることを確認した。また、センサ細胞の応答計測に適したTFTデバイスの設計についてもその指針を得ることができた。以上より、今年度は想定通りの達成度を得たと考える。

今後の研究の推進方策

今後は、引き続きTFTデバイス上にセンサ細胞を播種して、電気信号による匂い計測を進め、デバイスの検出性能を評価する。また、センサ細胞の応答取得に適した構造のTFTデバイス構築を行う。TFTデバイスの透明性を活用し、デバイス上のセンサ細胞の接着状態についても併せて検討を行う。

次年度使用額が生じた理由

今年度は、昨年度に続き、新型コロナウイルスの影響によって学会がオンライン実施となったため、出張費が使用できなかった。また、研究代表者の所属機関の異動に伴って物品購入計画の変更が必要となった。翌年度は、必要物品を早急に購入して研究を進める。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2021

すべて 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件)

  • [学会発表] 反射干渉法による昆虫細胞に固有な接着機構の定量解明2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤奨真, 照月大悟, 中林誠一郎, 吉川洋史, 松﨑賢寿
    • 学会等名
      日本化学会秋季事業 第11回CSJ化学フェスタ2021
  • [学会発表] 昆虫嗅覚を活用した匂いセンサ・バイオハイブリッドドローンの現状と展望2021

    • 著者名/発表者名
      照月大悟
    • 学会等名
      電気化学会 電子材料委員会, 第85回半導体・集積回路技術シンポジウム
    • 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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