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2014 年度 実績報告書

膜タンパク質を用いたメカノセンサーアレイによる膜ストレス評価

研究課題

研究課題/領域番号 23310088
研究機関日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所

研究代表者

住友 弘二  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 主幹研究員 (30393747)

研究分担者 鳥光 慶一  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00393728)
樫村 吉晃  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 研究主任 (90393751)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2015-03-31
キーワードバイオセンサー / 膜タンパク質 / 生体膜 / ナノバイオデバイス / 機械刺激 / 神経細胞
研究実績の概要

(1) デバイスの構築と最適化を進めた.微小井戸構造の周辺に金リングを配置し自己形成膜(SAM)を形成する事で,人工脂質膜と基板の間のイオンリークを大幅に低減した.また,微小井戸に埋め込む電極構造,絶縁膜等についても検討をすすめ,S/Nの向上を図った.また,デバイスへの膜タンパク質の配置およびその制御として,正電荷を持つ脂質を利用した静電相互作用を検討した.ベシクル融合の場所と量を制御可能で,膜タンパク質の導入制御に有効である事を示した.
(2) 走査イオンコンダクタンス(SICM)によるライブセルイメージングを実現した.アポトーシス(細胞死)の過程を,SICMを用いる事により細胞に影響(機械的刺激)を与える事無く詳細に構造観察を行った.アポトーシスに伴うシュリンク(体積減少)と,その後に続くブレッビングを可視化することに成功した.通常のAFMと異なり,機械刺激を全く与える事無く生きた細胞をイメージングする技術は,機械刺激を評価する上で今後その適用範囲の拡大が期待される.
(3) 実際の生きた細胞とナノバイオデバイスの連携を実現するために,神経細胞の成長制御を試みた.人工脂質膜で覆われたナノバイオデバイスの上に神経細胞を誘導するためには,適した足場を構築してやる必要がある.ナノピラーを足場とする事で,人工脂質膜との間隔を適度に保ちながら,神経細胞の成長を制御することを提案した.神経細胞は,ナノピラーを感知し選択的に成長する事を明らかにした.ナノピラーをパターニングする事で,望みの位置に神経細胞を成長させることに成功した.

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (18件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Electrostatically Induced Planar Lipid Membrane Formation on a Cationic Hydrogel Array by the Fusion of Small Negatively Charged Unilamellar Vesicles2015

    • 著者名/発表者名
      Aya Tanaka, Hiroshi Nakashima, Yoshiaki Kashimura, Koji Sumitomo
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects

      巻: 477 ページ: 63-69

    • DOI

      10.1016/j.colsurfa.2015.03.049

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] SEM observation of interface between single neurons2015

    • 著者名/発表者名
      Toichiro Goto, Nahoko Kasai, Rick Lu, Roxana Filip, and Koji Sumitomo
    • 雑誌名

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology

      巻: 未定 ページ: 未定

    • 査読あり
  • [雑誌論文] イオンコンダクタンス顕微鏡:細胞表面の揺らぎを計測する2015

    • 著者名/発表者名
      水谷祐輔,田中良昌,田中あや,住友弘二,岡嶋孝治
    • 雑誌名

      光学

      巻: 44 ページ: 未定

  • [雑誌論文] Fabrication of a Ring Structure at the Aperture of a Hole for the efficient Suspension of Lipid Bilayer2014

    • 著者名/発表者名
      Toichiro Goto, Yuichi Harada, David Cox, Koji Sumitomo
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 53 ページ: 096503-1~4

    • DOI

      10.7567/JJAP.53.096503

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrostatic control of the dynamics of lipid bilayer self-spreading using a nanogap gate2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Kashimura, Koji Sumitomo, Kazuaki Furukawa
    • 雑誌名

      Materials Research Express

      巻: 1 ページ: 035404-1~16

    • DOI

      10.1088/2053-1591/1/3/035404

    • 査読あり
  • [学会発表] Nanobiodevice for mimicking synaptic connections2015

    • 著者名/発表者名
      Koji Sumitomo
    • 学会等名
      ISPlasma2015/IC-PLANTS2015
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-31
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノ構造物上の神経細胞成長2015

    • 著者名/発表者名
      河西奈保子,Roxana Filip,Rick Lu,後藤東一郎,樫村吉晃,田中あや,住友弘二
    • 学会等名
      電気化学会第82回大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-17
  • [学会発表] 接着性細胞ハンドリングのための導電性シルクゲル薄膜2015

    • 著者名/発表者名
      手島哲彦,塚田信吾,河西奈保子,佐々木悟,田中あや,中島寛,住友弘二
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      平塚
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [学会発表] 人工脂質膜でシールした微小井戸の電気特性評価と構造最適化2015

    • 著者名/発表者名
      樫村吉晃,アンナ・フォミチェバ,大嶋梓,住友弘二
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      平塚
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [学会発表] 膜タンパク質で機能するナノバイオデバイス2015

    • 著者名/発表者名
      住友弘二,河西奈保子
    • 学会等名
      日本学術振興会,薄膜131委員会/半導体界⾯制御技術第154員会合同研究会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-02-24 – 2015-02-24
    • 招待講演
  • [学会発表] SEM obervation of interface between a neuron and a conductive surface2014

    • 著者名/発表者名
      Toichiro Goto, Nahoko Kasai, Rick Lu, Roxana Filip, Koji Sumitomo
    • 学会等名
      11th International Conference on Nano-Molecular Electronics
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2014-12-17 – 2014-12-19
  • [学会発表] Vesicle Fusion into Supported Lipid Bilayer on SiO2 Substrates Observed by Atomic Force Microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Azusa Oshima, Aya Tanaka, Yoshiaki Kashimura, Koji Sumitomo
    • 学会等名
      The 22nd International Colloquium on Scanning Probe Microscope
    • 発表場所
      伊豆熱川
    • 年月日
      2014-12-11 – 2014-12-13
  • [学会発表] Nanobiodevice for mimicking synaptic connections with living neurons2014

    • 著者名/発表者名
      Koji Sumitomo, Nahoko Kasai, Yoshiaki Kashimura, Aya Tanaka, Azusa Oshima, Touichiro Goto, Tetsuhiko Teshima, Shingo Tsukada, Hiroshi Nakashima
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Surface Science
    • 発表場所
      松江
    • 年月日
      2014-11-02 – 2014-11-06
  • [学会発表] Control of Vesicle Fusion into Bilayer Lipid Membranes by Using Electrostatic Interaction2014

    • 著者名/発表者名
      Azusa Oshima, Aya Tanaka, Yoshiaki Kashimura, Koji Sumitomo
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Surface Science
    • 発表場所
      松江
    • 年月日
      2014-11-02 – 2014-11-06
  • [学会発表] Sealed microwells with lipid bilayers in a Si substrate for detecting ion channel activity2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Kashimura, Ruaridh Forbes, Azusa Oshima, Koji Sumitomo
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Surface Science
    • 発表場所
      松江
    • 年月日
      2014-11-02 – 2014-11-06
  • [学会発表] ナノピラー上での神経細胞成長2014

    • 著者名/発表者名
      河西奈保子,後藤東一郎,Rick Lu,Roxana Filip,樫村吉晃,塚田信吾,住友弘二
    • 学会等名
      応用物理学会第75回講演会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [学会発表] 基板表面と神経細胞の界面SEM観察2014

    • 著者名/発表者名
      後藤東一郎,河西奈保子,Rick Lu,Roxana Flip,住友弘二
    • 学会等名
      応用物理学会第75回講演会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [学会発表] 静電相互作用を用いた基板支持膜へのベシクル融合制御2014

    • 著者名/発表者名
      大嶋梓,田中あや,樫村吉晃,住友弘二
    • 学会等名
      応用物理学会第75回講演会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [学会発表] 脂質膜でシールした微小井戸構造におけるイオンリーク評価2014

    • 著者名/発表者名
      樫村吉晃,大嶋梓,住友弘二
    • 学会等名
      応用物理学会第75回講演会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [学会発表] 種々の表面上に成長した神経細胞のSEM観察2014

    • 著者名/発表者名
      河西奈保子,後藤東一郎,Rick Lu,樫村吉晃,田中あや,塚田信吾,住友弘二
    • 学会等名
      神経科学大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
  • [学会発表] Neuronal growth on nano-pillar substrates2014

    • 著者名/発表者名
      Nahoko Kasai, Rick Lu, Touichiro Goto, Yoshiaki Kashimura, Azusa Oshima, Koji Sumitomo
    • 学会等名
      the 26th Annual Conference of the European Society for Biomaterials
    • 発表場所
      Liverpool, UK
    • 年月日
      2014-08-31 – 2014-09-03
  • [学会発表] Live Cell Imaging of Neurons by Scanning Ion Conductance Microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Aya Tanaka, Azusa Oshima, Nahoko Kasai, Toichiro Goto, Shingo Tsukada, Koji Sumitomo
    • 学会等名
      17th International Conference on non-contact Atomic Force Microscopy
    • 発表場所
      筑波
    • 年月日
      2014-08-04 – 2014-08-08
  • [学会発表] Electrophysiological detection using microwells sealed with lipid bilayers2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Kashimura, Ruaridh Forbes, Azusa Oshima, Koji Sumitomo
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Organic Molecular Electronics
    • 発表場所
      小金井
    • 年月日
      2014-05-15 – 2014-05-16
  • [備考] Koji Sumitomo, NTT BRLs

    • URL

      http://www.brl.ntt.co.jp/people/sumitomo/index-j.html

  • [産業財産権] 導電性ゲル、導電性ゲルの製造方法、並びに、細胞の観測及びハンドリングシステム2015

    • 発明者名
      手島哲彦,住友弘二,塚田信吾,河西奈保子,田中あや,ほか2名
    • 権利者名
      日本電信電話株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願 2015-012649
    • 出願年月日
      2015-01-26
  • [産業財産権] プロテインチップの製造方法およびプロテインチップ2014

    • 発明者名
      田中あや,大嶋梓,住友弘二,手島哲彦
    • 権利者名
      日本電信電話株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願 2014-260861
    • 出願年月日
      2014-12-24

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公開日: 2016-06-01  

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