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2022 年度 実施状況報告書

ナノ空間を巧みに利用した革新的ナノポアケミカルセンサーの創成

研究課題

研究課題/領域番号 22K18939
研究機関名古屋大学

研究代表者

高橋 康史  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (90624841)

研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2025-03-31
キーワードナノピペット / ケミカルセンサー
研究実績の概要

細胞内でオルガネラは相互作用しながら活動しており、その理解には、細胞内の化学動態を計測する技術がもとめられている。その候補の一つとして、ガラスピペットを用いたナノポアセンサーが挙げられる。ガラスピペット先端の大きさを10 nm前後にすると、ガラス内壁の負電荷とイオンが相互作用することで、正の電位で電流がほとんど観察されない半導体同様の整流作用が現れる。この整流作用は、化学物質がピペット内壁に吸着した際に変化するため、化学物質の濃度を電流変化に高感度に変換可能である。細胞外pH計測のためのナノポアセンサーとして、ガラスピペットの先端部にタンパク質(負電荷)とポリLリジン(正電荷)を混合して薄膜を形成し、タンパク質の緻密な細孔の高い再現性・安定性と、タンパク質とポリLリジンの混合比を調整することでセンサーの至適pHのチューニング可能となった。

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

ナノピペットを利用したpHセンサーとして、タンパク質とポリLリジンの混合比を調整することでセンサーの至適pHのチューニング可能とした。このシステムを活用すると、酵素反応でpHが変化するようにpHセンサーに特定の控訴を修飾することで、ケミカルセンサーを開発することも可能であり、幅広い応用が期待できる。

今後の研究の推進方策

R5年度以降は、酵素やアプタマーを活用して、化学物質の濃度をセンサー薄膜の電荷状態の変化としてとらえる。さらに、能動的に生体分子をナノポア内に導入する手法、導入した生体分子の増幅法を確立し、細胞の代謝物をセンシング可能な革新的なケミカルセンサーの確立を目指す。

次年度使用額が生じた理由

研究室でこれまで使用していたガラスキャピラリー、牛血清アルブミン、ポリLリジンなどを使用したため、消耗品費は今年度使用しなかった。この消耗品費に関しては、来年度使用する予定である。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2023 2022

すべて 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件、 招待講演 11件)

  • [学会発表] ガラスナノピペットを用いたバイオイメージング2023

    • 著者名/発表者名
      高橋康史
    • 学会等名
      生体内情報計測・バイオイメージングのための 先端メディカルデバイス開発の最前線
    • 招待講演
  • [学会発表] Super-resolution chemical imaging using scanning probe microscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Yasufumi Takahashi
    • 学会等名
      Bioinspired Engineering and Biomechanics Center (BEBC) of Xi'an Jiaotong University seminar
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ナノスケールの細胞機能評価を実現する走査型プローブ顕微鏡2022

    • 著者名/発表者名
      高橋康史
    • 学会等名
      細胞の局所コミュニティ研究会
  • [学会発表] ガラスナノピペットを用いた機能性イメージング技術の創成2022

    • 著者名/発表者名
      高橋康史
    • 学会等名
      第37回マルチモーダルバイオイメージセンサ研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いた 単一オルガネラ回収技術の開発2022

    • 著者名/発表者名
      高橋康史
    • 学会等名
      表面界面スペクトロスコピー2022
    • 招待講演
  • [学会発表] 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いた 単一オルガネラ回収技術の開発2022

    • 著者名/発表者名
      高橋康史
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノピペットを用いたライブセルイメージング・センシング2022

    • 著者名/発表者名
      高橋康史
    • 学会等名
      基盤医学特論 異分野融合推進セミナー 第2回
  • [学会発表] Development of Organelle Collection Technology Using Nanopipette2022

    • 著者名/発表者名
      Yasufumi Takahashi
    • 学会等名
      6th NanoLSI Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ナノ電極・ナノピペットを用いた電気化学イメージング技術の新展開2022

    • 著者名/発表者名
      高橋康史
    • 学会等名
      2022電気化学秋季大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 単一オルガネラ分析に資する走査型プローブ顕微鏡の開発2022

    • 著者名/発表者名
      高橋康史
    • 学会等名
      第31回日本バイオイメージング学会
    • 招待講演
  • [学会発表] ガラスナノピペットを利用した 新奇プローブ顕微鏡の開発と応用2022

    • 著者名/発表者名
      高橋康史
    • 学会等名
      FRIS/TI-FRIS Material Science Seminar
    • 招待講演
  • [学会発表] 走査型プローブ顕微鏡による 超解像度ライブセルイメージング2022

    • 著者名/発表者名
      高橋康史
    • 学会等名
      九州大学理学研究院化学部門 分析化学特別講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 生細胞表面の超解像度形状イメージング技術の開発2022

    • 著者名/発表者名
      高橋康史
    • 学会等名
      ITbM/GTRコンソーシアムワークショップ
    • 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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