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2011 年度 実績報告書

ナノ構造設計に基づくイオンチャネルチップの開発

研究課題

研究課題/領域番号 21350038
研究機関東北大学

研究代表者

平野 愛弓  東北大学, 大学院・医工学研究科, 准教授 (80339241)

研究分担者 庭野 道夫  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20134075)
木村 康男  東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (40312673)
青沼 有紀  東北大学, 電気通信研究所, 助教 (80582262)
キーワードイオンチャネル / チップ分析 / 脂質二分子膜 / ナノ構造 / 半導体加工
研究概要

本研究では,半導体微細加工や陽極酸化を用いて作製したナノ構造体と,バイオナノ薄膜である脂質二分子膜とを結合させることにより,二分子膜系の最大の問題であったその機械的脆弱性の問題を解決し,チャネルタンパク質に基づくバイオチップやセンサーアレイを構築することを目的としている.前年に報告したシリコン微細加工に基づく安定化脂質二分子膜では,シリコン由来の大きな電気容量のためノイズ電流と過渡電流が大きいという問題があったが,熱酸化膜(SiO_2層)およびテフロン層を用いた絶縁層被覆を行いシリコンチップの電気容量を下げることにより,ノイズ電流幅を1-2pA(peak-to-peak),過渡電流を1ms以下にまで下げることに成功した(Micro and Nanosystems,2012,4,2-7.).これは,生体チャネルの単一チャネル電流記録に適した電気特性と機械的安定性とを兼ね備えた人工脂質二分子膜系の構築に成功したことを意味する.次の段階は,構築した安定化脂質二分子膜系へ効率良くイオンチャネルタンパク質を埋め込むことであるが,この試行錯誤には十分な量のチャネルタンパク質が必要となるため,創薬に重要な2種のイオンチャネルを対象に大量発現細胞系の構築について検討した.細胞培養系の立ち上げとタンパク質の抽出を行い,今年度は活性を保持した状態での抽出法の構築まで進めることができた.また,高効率な薬物スクリーニング法への展開を目指し,安定化脂質二分子膜を多数個並列させた脂質二分子膜アレイを構築し,モデルチャネルのチャネル電流について複数の二分子膜から同時記録をすることに成功した(投稿準備中).

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (10件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Mechanically Stable Lipid Bilayers in Teflon-Coated Silicon Chips for Single-Channel Recordings2012

    • 著者名/発表者名
      Azusa Oshima, Ayumi Hirano-Iwata, Tomohiro Nasu, Yasuo Kimura, and Michio Niwano
    • 雑誌名

      Micro and Nanosystems

      巻: 4 ページ: 2-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ナノ・マイクロ加工に基づく人工細胞膜センサの研究2012

    • 著者名/発表者名
      平野愛弓, 大嶋梓, 木村康男, 庭野道夫
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 81 ページ: 143-146

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 微細加工で創る人工細胞膜センサ-イオンチャネルチップの実現へ向けて-2011

    • 著者名/発表者名
      平野愛弓
    • 雑誌名

      未来材料

      巻: 11 ページ: 40-44

  • [雑誌論文] In situ modification of lipid-loaded MCM-41 channels with bovine serum albumin at a planar lipid bilayer for biosensing2011

    • 著者名/発表者名
      Keiichiro Nozawa
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B: Chemical

      巻: 160 ページ: 139-144

    • DOI

      10.1016/j.snb.2011.07.024

    • 査読あり
  • [学会発表] 神経可塑性における放出グルタミン酸量の脳スライス内その場計測2012

    • 著者名/発表者名
      手塚竜太
    • 学会等名
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京)
    • 年月日
      2012-03-18
  • [学会発表] 半導体加工技術による人工脂質二分子膜センサの開発2012

    • 著者名/発表者名
      大嶋梓
    • 学会等名
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京)
    • 年月日
      2012-03-16
  • [学会発表] ナノ構造設計に基づくイオンチャネルチップの開発2012

    • 著者名/発表者名
      平野愛弓
    • 学会等名
      N2RC拠点セミナー
    • 発表場所
      大阪府立大学(大阪)(招待講演)
    • 年月日
      2012-01-27
  • [学会発表] Planar lipid bilayers formed in Teflon-coated silicon chips for single-channel recordings2011

    • 著者名/発表者名
      A.Oshima
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Surface Science (ISSS-6)
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京)
    • 年月日
      2011-12-13
  • [学会発表] Stable and Solvent-Less Lipid Bilayers Based on Nano- and Micro-Fabrication2011

    • 著者名/発表者名
      A.Hirano-Iwata
    • 学会等名
      2011 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Hynes Convention Center (Boston, USA)
    • 年月日
      2011-12-01
  • [学会発表] Solvent-less planar lipid bilayers formed in microfabricated silicon chips2011

    • 著者名/発表者名
      A.Oshima
    • 学会等名
      2011 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Hynes Convention Center (Boston, USA)
    • 年月日
      2011-11-28
  • [学会発表] 半導体微細加工に基づく安定化脂質イオンチャネルチップの開発2011

    • 著者名/発表者名
      平野愛弓
    • 学会等名
      平成23年度化学系学協会東北大会
    • 発表場所
      東北大学(仙台)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-17
  • [学会発表] 半導体微細加工に基づくイオンチャネルアレイの開2011

    • 著者名/発表者名
      那須朋大
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形)
    • 年月日
      2011-09-02
  • [学会発表] 半導体加工に基づくイオンチャネルチップの開発2011

    • 著者名/発表者名
      平野愛弓
    • 学会等名
      応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会研究会
    • 発表場所
      神戸大学(神戸)
    • 年月日
      2011-06-24
  • [学会発表] Improved Stability of Lipid Bilayers Based on Nano-Fabrication2011

    • 著者名/発表者名
      A.Hirano-Iwata
    • 学会等名
      ICAS 2011
    • 発表場所
      国立京都国際会館(京都)
    • 年月日
      2011-05-26
  • [備考]

    • URL

      http://www.ecei.tohoku.ac.jp/hirano/

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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