酵素反応駆動による通電式薬剤投与デバイスの創出

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24710138
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 三宅 丈雄 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50551529)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: マイクロ・ナノデバイス / ナノバイオ / バイオインターフェイス

研究概要

本研究では、イオントフォレシスを誘導させる酵素反応駆動型薬剤投与デバイスを提案し，そのための各要素技術や統合技術などの新たなウェットプロセス技術を確立することに取り組んだ。この際、４つの基本計画を掲げ、(1)基本性能の向上、(2)燃料一体型発電デバイスの評価、 (3)電気湿布の開発 (薬剤溶液と燃料一体型発電デバイスのパッケージング)、(4) 電気湿布における皮下組織への薬剤投与の評価、全てにおいて良い成果をあげることに成功している。

研究成果

• [雑誌論文] Molecularly ordered bioelectrocatalytic composite inside a film of aligned carbon nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshino, S., Miyake, T., Yamada, T., Hata, K., Nishizawa, M.
  • 雑誌名: Advanced Energy Materials 巻: 3 ページ: 60-64
  • DOI: 10.1002/aenm.201200422
• [雑誌論文] Flexible, layered biofuel cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyake, T., Haneda, K., Yoshino, S., Nishizawa, M.
  • 雑誌名: Biosensors & Bioelectronics 巻: 40 ページ: 45-49
  • DOI: 10.1016/j.bios.2012.05.041
• [雑誌論文] Sheet-shaped biofuel cell constructed from enzyme-modified nanoengineered carbon fabric (2012)
  • 著者名/発表者名: Haneda, K., Yoshino, S., Ofuji, T., Miyake, T., Nishizawa, M.
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 巻: 82 ページ: 175-178
  • DOI: 10.1016/j.electacta.2012.01.112
• [学会発表] Self-Powered Sugar Indicator Using CNT-Enzyme Ensemble Film (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Ogawa, S. Yoshino, K. Kato, T. Magome, T. Yamada, T. Miyake, K. Hata, M. Nishizawa
  • 学会等名: PowerMEMS 2013
  • 発表場所: Royal Society, London, UK
  • 年月日: 20131203-06
• [学会発表] 酵素修飾カーボン繊維を用いたフレキシブルバイオニック電池の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三宅丈雄, 吉野修平, 小川雄大, 大藤琢矢, 加藤孝一郎, 山田健郎, 畠賢治, 西澤松彦
  • 学会等名: 第33回表面科学学術講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 20131126-28
• [学会発表] Miniature Biofuel Cells Using Enzyme-Nanotube Ensemble Films (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Ogawa, S. Yoshino, T. Miyake, T. Yamada, K. Hata, M. Nishizawa
  • 学会等名: 7th East Asian Consortium on Biomedical Engineering
  • 発表場所: National Taiwan University
  • 年月日: 20131118-20
• [学会発表] Fabrication of enzymatic power device for sugar monitoring (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Ogawa, S. Yoshino, T. Yamada, T. Miyake, K. Hata, M. Nishizawa
  • 学会等名: 第30回『センサ・マイクロマシンと応用システム』シンポジウム
  • 発表場所: Sendai, JAPAN
  • 年月日: 20131105-07
• [学会発表] Miniature biofuel cells with self-regulating enzyme-nanotube ensemble film (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Ogawa, S. Yoshino, T. Miyake, H. Kaji, M. Nishizawa
  • 学会等名: International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
  • 発表場所: Sendai international center, Sendai, JAPAN
  • 年月日: 20130928-30
• [学会発表] Highly efficient bioelectrocatalytic films using enzyme-Carbon nanotube composite (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Yoshino, Y. Ogawa, T. Ohuji, K. Kato, T. Magome, T. Miyake, H. Kaji, M. Nishizawa
  • 学会等名: International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
  • 発表場所: Sendai international center, Sendai, JAPAN
  • 年月日: 20130928-30
• [学会発表] Ordered enzyme assembly inside carbon nanotube Forest films for electrocal power generation from biofuels in raw grapes (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Miyake, S. Yoshino, T. Yamada, K. Hata, M. Nishizawa
  • 学会等名: International Soft Matter Conference 2013
  • 発表場所: Sapienza Universita di Roma, Rome, Italy
  • 年月日: 20130915-19
• [学会発表] 酵素発電システムによる細胞電気走性の制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三宅丈雄, 馬籠隆博, 吉野修平, 小川雄大, 大藤琢矢, 加藤孝一朗, 西澤松彦
  • 学会等名: 第73回応用物理学会
  • 発表場所: 愛媛大学,愛媛県松山市
  • 年月日: 20130911-14
• [学会発表] 小型酵素電池と体液発電 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三宅丈雄, 吉野修平, 大藤琢矢, 西澤松彦
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 20130327-30
• [学会発表] High Efficient bioelectrocatalysis by Ordered Molecular Assembly inside Carbon Nanotube Forests (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Yoshino, T. Ohuji, K. Kato, T. Magome, T. Miyake, T. Yamada, K. Hata, M. Nishizawa
  • 学会等名: Seventh International conference on Molecular Electronics and Bioelectronics (M&BE7)
  • 発表場所: Seventh International conference on Molecular Electronics and Bioelectronics (M&BE7)
  • 年月日: 20130317-19
• [学会発表] Electrical Power Generation from Biochemical Energy Using Laminar Biofuel Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Miyake, S. Yoshino, T. Ofuji, T. Magome, K. Kato, M. Nishizawa
  • 学会等名: Power MEMS 2012
  • 発表場所: Georgia Tech Hotel and Conference Center, Atlanta, USA
  • 年月日: 20121202-05
• [学会発表] Conducting polymer microelectrode anchored to hydrogel films and its electrical applications (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Sasaki, D. Takahashi, K. Nagamine, T. Miyake, H. Kaji, M. Nishizawa
  • 学会等名: Sendai Symposium on Analytical Sciences 2012
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 20121109-10
• [学会発表] ENZYME-BASED BIOFUEL CELL DESIGNED FOR DIRECT POWER GENERATION FROM BIOFLUIDS IN LIVING ORGANISMS (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Miyake, S. Yoshino, T. Ohuji, H.Kaji, M. Nishizawa
  • 学会等名: Micro-TAS 2012
  • 発表場所: Okinawa Convention Center, Okinawa, Japan
  • 年月日: 20121029-1101
• [学会発表] Ordered Molecular Assembly inside Carbon Nanotube Forest films for High-Efficiency Enzymatic Biofuel cell (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Yoshino, T. Miyake, H.Kaji, T. Yamada, K. Hata, M. Nishizawa
  • 学会等名: Micro-TAS 2012
  • 発表場所: Okinawa Convention Center, Okinawa, Japan
  • 年月日: 20121029-1101
• [学会発表] Flexible biofuel cell constructed from enzyme-modified nanoengineered carbon fabric (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yamada, S. Yoshino, T. Ohuji, T. Miyake, H. Kaji, M. Nishizawa
  • 学会等名: Pacific RIM Meeting on electrochemica and solid statel
  • 発表場所: Hawaii Convention Center and the Hilton Hawaiian Village Honolulu, HI 96815 United States of America
  • 年月日: 20121007-13
• [学会発表] High Efficient Glucose Oxidation by Ordered Molecular Assembly inside Carbon Nanotube Forests (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Yoshino, T. Miyake, T. Yamada, K. Hata and M. Nishizawa
  • 学会等名: Pacific RIM Meeting on electrochemica and solid statel
  • 発表場所: Hawaii Convention Center and the Hilton Hawaiian Village Honolulu, HI 96815 United States of America
  • 年月日: 20121007-13
• [学会発表] PEDOT Microelectrodes Anchored to Hydrogel for Efficient Cellular Electrical Stimulation (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Takahashi, M. Sasaki, R. Suzuki, K. Nagamine, T. Miyake and M. Nishizawa
  • 学会等名: Pacific RIM Meeting on electrochemica and solid statel
  • 発表場所: Hawaii Convention Center and the Hilton Hawaiian Village Honolulu, HI 96815 United States of America
  • 年月日: 20121007-13
• [学会発表] 生体/食物からの直接バイオ発電システムの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三宅丈雄, 吉野修平, 大藤琢矢, 西澤松彦
  • 学会等名: 第73回応用物理学会
  • 発表場所: 愛媛大学,愛媛県松山市
  • 年月日: 20120911-14
• [図書] Miniature Enzymatic Fuel Cells (ch. 17), in Enzymatic Fuel Cells : From Fundamentals to Applications(eds P. Atanassov, G. Johnson, H. Luckarift) (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyake, T., Nishizawa, M.
  • 出版者: Wiley-VCH, Weinheim, Germany(in press)
• [図書] 酵素を使ったバイオ発電の最新動向 (2013)
  • 著者名/発表者名: 三宅丈雄, 西澤松彦
  • 総ページ数: 242-247
  • 出版者: 電気学会論文誌E(センサ・マイクロマシン部門誌)
• [図書] 電池マテリアルとして期待される「発電酵素」～生体や環境に優しい酵素電池の最前線～ (2012)
  • 著者名/発表者名: 三宅丈雄, 西澤松彦
  • 総ページ数: 20-23
  • 出版者: マテリアルステージ
• [図書] 化学と工業 小型酵素電池の最前線 (2012)
  • 著者名/発表者名: 三宅丈雄, 西澤松彦
  • 総ページ数: 451-453