脳、神経細胞内、電気・化学ナノスケール解析プローブアレイデバイスの開発

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22760251
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 河野 剛士 豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70452216)
• 研究協力者: 沼野 利佳 豊橋技術科学大学, エレクトロニクス先端融合研究所, 特任准教授 (30462716)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• キーワード: ナノプローブ / 細胞内電極 / 細胞内プローブ / ドラッグデリバリーシステム / 集積回路 / MEMS / vapor-liquid-solid 成長法 / 脳・神経科学

研究概要

本研究課題では、脳・生体組織内のナノスケール局所領域電気的・化学(薬学)的解析ツールを目指した、集積化ナノプローブアレイデバイスを開発した。製作したデバイスの応用として生体組織の深部細胞内への薬液投与を提案し、これをナノプローブアレイを用いたナノ粒子の電気的吸着と擬似生体サンプルへのナノ粒子注入により実証した。更に、ナノプローブアレイによる細胞へのDNA導入を提案し、これまでに、培養したHEK293細胞に対し改変YFP(yellow fluorescent protein)を滴下、ナノ先鋭化プローブを細胞に対し刺入を行うことでDNAの局所的導入に成功している。本研究で開発したナノプローブデバイスはこれらの応用以外にも、電気的細胞内プローブとしての応用もあり、脳・神経科学の分野での今後の貢献が期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Heterogeneously Integrated Vapor-liquid-solid Grown Silicon Probes/(111) and Silicon MOSFETs/(100) (2011)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Okugawa, Kotaro Mayumi, Akihito Ikedo, Makoto Ishida and Takeshi Kawano
  • 雑誌名: IEEE Electron Device Letters 巻: Vol.32 No.5 ページ: 683-685
• [雑誌論文] Out-of-plane High-density Piezoresistive Silicon Microwire/p-n Diode Array for Force-and Temperature-Sensitive Artificial Whisker Sensors (2011)
  • 著者名/発表者名: Akihito Ikedo, Makoto Ishida and Takeshi Kawano
  • 雑誌名: Journal of Micromechanics and Microengineering 巻: Vol.21, No.3 ページ: 035007
• [雑誌論文] Enlarged Gold-tipped Silicon Microprobe Arrays and Signal Compensation for Multi-site Electroretinogram Recordings in the Isolated Carp Retina (2011)
  • 著者名/発表者名: Tetsuhiro Harimoto, Kuniharu Takei, Takeshi Kawano, Akito Ishihara, Takahiro Kawashima, Hidekazu Kaneko, Makoto Ishida and Shiro Usui
  • 雑誌名: Biosensors and Bioelectronics 巻: Vol.26, No.5 ページ: 2368-2375
• [雑誌論文] Nanoscale Sharpening Tips of Vapor-liquid-solid Grown Silicon Microwire Arrays (2010)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Goryu, Akihito Ikedo, Makoto Ishida and Takeshi Kawano
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: Vol.21, No.12 ページ: 125302
• [雑誌論文] Electrical Interfacing between Neurons and Electronics via Vertically integrated Sub-4 Micron-diameter Silicon Probe Arrays Fabricated by Vapor Vapor-liquid-solid Growth (2010)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kawano, Tetsuhiro Harimoto, Akito Ishihara, Kuniharu Takei, Takahiro Kawashima, Shiro Usui and Makoto Ishida
  • 雑誌名: Biosensors and Bioelectronics 巻: Vol.25, No.7 ページ: 1809-1815
• [雑誌論文] Microtube-based Electrode Arrays for Low Invasive Extracellular Recording with a High Signal-to-noise Ratio (2010)
  • 著者名/発表者名: Kuniharu Takei, Takeshi Kawano, Takahiro Kawashima, Kazuaki Sawada, Hidekazu Kaneko and Makoto Ishida
  • 雑誌名: Biomedical Microdevices 巻: Vol.12, No.1 ページ: 41-48
• [学会発表] Nanoprobe Array for Gene Transfer into Individual Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Goryu, Rika Numano, Makoto Ishida and Takeshi Kawano
  • 学会等名: 2012 MRS Spring Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 20120400
• [学会発表] Hybrid Penetrating-and Planer-Microelectrode Array for Simultaneous Recording of ECoG and Intracortical Neural Activity (2012)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Imashioya, Akifumi Fujishiro, Hirohito Sawahata, Haruo Toda, Akihito Ikedo, Makoto Ishida, Isao Hasegawa and Takeshi Kawano
  • 学会等名: 2012 MRS Spring Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 20120400
• [学会発表] Layer-by-layer Nanoassembly of Iridium Oxide/Platinum-black for Low Impedance, High Charge Injecting Microelectrode Applications (2012)
  • 著者名/発表者名: Shota Yamagiwa, Akifumi Fujishiro, Akihito Ikedo, Makoto Ishida and Takeshi Kawano
  • 学会等名: IEEE Micro Electro Mechanical Systems(IEEE-MEMS) Conference 2012
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 20120100
• [学会発表] Fabrication of Force Sensitive Penetrating Electrical Neuroprobe Arrays (2012)
  • 著者名/発表者名: Shogo Morita, Akifumi Fujishiro, Akihito Ikedo, Makoto Ishida and Takeshi Kawano
  • 学会等名: IEEE Micro Electro Mechanical Systems(IEEE-MEMS) Conference 2012
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 20120100
• [学会発表] Electrical Catching and Transfer of Nanoparticles via Nanotip Silicon Probe Arrays (2011)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Goryu, Akihito Ikedo, Makoto Ishida and Takeshi Kawano
  • 学会等名: 16th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems(Transducers' 11)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20110600
• [学会発表] Temperature Sensitive Microwire Arrays for Artificial Whisker Electronics (2011)
  • 著者名/発表者名: Akihito Ikedo, Makoto Ishida and Takeshi Kawano
  • 学会等名: IEEE Micro Electro Mechanical Systems(IEEE-MEMS) Conference 2011
  • 発表場所: Cancun, Mexico
  • 年月日: 20110100
• [学会発表] A Penetrating Micro-scale Diameter Probe Array for in-vivo Neuron Spike Recordings (2011)
  • 著者名/発表者名: Akifumi Fujishiro, Hidekazu Kaneko, Takahiro Kawashima, Makoto Ishida and Takeshi Kawano
  • 学会等名: IEEE Micro Electro Mechanical Systems(IEEE-MEMS) Conference 2011
  • 発表場所: Cancun, Mexico
  • 年月日: 20110100
• [学会発表] A Vertical Micro-scale Light Guiding Silicon Dioxide Tube Array for Optical Neurostimulator (2011)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Sakata, Akihiro Goryu, Akihito Ikedo, Tetsuhiro Harimoto, Makoto Ishida and Takeshi Kawano
  • 学会等名: IEEE Micro Electro Mechanical Systems(IEEE-MEMS) Conference 2011
  • 発表場所: Cancun, Mexico
  • 年月日: 20110100
• [備考]
  • URL: http://www.int.ee.tut.ac.jp/icg/member/~takekawano