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2013 年度 実績報告書

ナノ電気化学顕微鏡を用いた膜輸送のリアルタイム計測

研究課題

研究課題/領域番号 24710140
研究機関東北大学

研究代表者

高橋 康史  東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 助教 (90624841)

キーワード走査プローブ顕微鏡 / マイクロ・ナノデバイス / バイオ関連機器 / 細胞・組織 / 分析科学
研究概要

これまで走査型電気化学顕微鏡(SECM)による膜タンパク質の定量評価として、細胞内へ取り込まれにくい528抗体を利用して癌の増殖と密接なかかわりのある上皮成長因子受容体(EGFR)に酵素を標識してきたが、エンドサイトーシスによる膜表面のEGFRの変化を捉えるため、細胞内へ取り込まれやすい225抗体を利用する。また、これまでアルカリフォスファターゼ(ALP)を標識に用いたが、ALPの検出に利用する電気化学メディエータは細胞膜を透過するため、エンドサイトーシスをモニタリングする際の標識酵素として適切でない。そこでグルコースオキシダーゼ(GOx)を標識抗体に用いる。GOxが生成するH2O2を検出し、エンドサイトーシスに伴うEGFRの減少をモニタリングした。その結果、pH7.4かつメディエータを使用せずに膜タンパク質を電気化学的に計測可能となった。
また、SICMに関して、解像度の向上と高速化を試みた。高解像度化に関しては、CO2レーザープラーによるナノピペットの作製条件の検討により、ピペット径の微細化を行い、光学顕微鏡では可視化が困難な直径120 nmのクラスリンピットの可視化に成功した。さらに、高速イメージングに関しては、ピエゾステージやプログラムの改良を行うことで128×128の測定点のイメージングに関して、約10分で測定が可能となった。
本システムは、細胞上での局所的な化学物質の検出に大変有効であることがわかり、PC12から放出される神経伝達物質の局所検出にも成功した。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Su-8-Based Flexible Amperometric Device with Ida Electrodes to Regenerate Redox Species in Small Spaces2014

    • 著者名/発表者名
      Kanno, Y., Goto, T., Ino, K., Inoue, K.Y., Takahashi, Y., Shiku, H. & Matsue, T.
    • 雑誌名

      Analytical Science

      巻: 30 ページ: 305-309

    • DOI

      doi.org/10.2116/analsci.30.305

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Isolation and Quantification of Messenger Rna from Tissue Models by Using a Double-Barrel Carbon Probe2014

    • 著者名/発表者名
      Nashimoto, Y., Takahashi, Y., Takano, R., Miyashita, K., Yamada, S., Ino, K., Shiku, H. & Matsue, T.
    • 雑誌名

      Analytical and Bioanalytical Chemistry

      巻: 406 ページ: 275-282

    • DOI

      DOI 10.1007/s00216-013-7430-z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical Nanoprobes for Single-Cell Analysis2014

    • 著者名/発表者名
      Actis, P., Tokar, S., Clausmeyer, J., Babakinejad, B., Mikhaleva, S., Cornut, R., Takahashi, Y., Cordoba, A.L., Novak, P., Shevchuck, A.I., Dougan, J.A., Kazarian, S.G., Gorelkin, P.V., Erofeev, A.S., Yaminsky, I.V., Unwin, P.R., Schuhmann, W., Klenerman, D., Rusakov, D.A., Sviderskaya, E.V. & Korchev, Y.E.
    • 雑誌名

      Acs Nano

      巻: 8 ページ: 875-884

    • DOI

      Doi 10.1021/Nn405612q

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Droplet Array on Local Redox Cycling-Based Electrochemical (Lrc-Ec) Chip Device2014

    • 著者名/発表者名
      Ino, K., Goto, T., Kanno, Y., Inoue, K.Y., Takahashi, Y., Shiku, H. & Matsue, T.
    • 雑誌名

      Lab on a chip

      巻: 14 ページ: 787-794

    • DOI

      Doi 10.1039/C3lc51156a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local Delivery of Molecules from a Nanopipette for Quantitative Receptor Mapping on Live Cells2013

    • 著者名/発表者名
      Babakinejad, B., Jonsson, P., Cordoba, A.L., Actis, P., Novak, P., Takahashi, Y., Shevchuk, A., Anand, U., Anand, P., Drews, A., Ferrer-Montiel, A., Klenerman, D. & Korchev, Y.E.
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 85 ページ: 9333-9342

    • DOI

      Doi 10.1021/Ac4021769

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization, and Functionalization of Dual Carbon Electrodes as Probes for Scanning Electrochemical Microscopy (Secm)2013

    • 著者名/発表者名
      McKelvey, K., Nadappuram, B.P., Actis, P., Takahashi, Y., Korchev, Y.E., Matsue, T., Robinson, C. & Unwin, P.R.
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 85 ページ: 7519-7526

    • DOI

      Doi 10.1021/Ac401476z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of the Differentiation Status of Single Embryonic Stem Cells Using Scanning Electrochemical Microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      Matsumae, Y., Arai, T., Takahashi, Y., Ino, K., Shiku, H. & Matsue, T.
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 49 ページ: 6498-6500

    • DOI

      Doi 10.1039/C3cc43126f

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrodeposition of Alginate Gels for Construction of Vascular-Like Structures2013

    • 著者名/発表者名
      Ozawa, F., Ino, K., Takahashi, Y., Shiku, H. & Matsue, T.
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 115 ページ: 459-461

    • DOI

      DOI 10.1016/j.jbiosc.2012.10.014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical Device with Interdigitated Ring Array Electrodes for Investigating the Relationship between Cardiomyocyte Differentiation from Embryonic Stem Cells and Alkaline Phosphatase Activity2013

    • 著者名/発表者名
      Ino, K., Nishijo, T., Kanno, Y., Ozawa, F., Arai, T., Takahashi, Y., Shiku, H. & Matsue, T
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 81 ページ: 682-687

    • DOI

      DOI 10.5796/electrochemistry.81.682

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carbon-Ag/Agcl Probes for Detection of Cell Activity in Droplets2013

    • 著者名/発表者名
      Ino, K., Ono, K., Arai, T., Takahashi, Y., Shiku, H. & Matsue, T.
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 85 ページ: 3832-3835

    • DOI

      Doi 10.1021/Ac303569t

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Alginate Gel Microwell Arrays Using Electrodeposition for Three-Dimensional Cell Culture2013

    • 著者名/発表者名
      Ozawa, F., Ino, K., Arai, T., Ramon-Azcon, J., Takahashi, Y., Shiku, H. & Matsue, T.
    • 雑誌名

      Lab on a chip

      巻: 13 ページ: 3128-3135

    • DOI

      Doi 10.1039/C3lc50455g

    • 査読あり
  • [学会発表] Development of Voltage Switching Mode Scanning Electrochemical Microscopy for Nanoscale Electrochemical Imaging2014

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, Y., Matsumaea, Y., Ino, K., Shiku, H., Korchev, Y., and Matsue, T.
    • 学会等名
      14 th Topical Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 発表場所
      Nanjing, China
    • 年月日
      20140330-20140331
    • 招待講演
  • [学会発表] Nanoscale Imaging of Living Cells using Nano-Scanning Electrochemical Microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, Y., Matsumaea, Y., Ino, K., Shiku, H., and Matsue, T.
    • 学会等名
      10th International Conference on Fuild Dynamics
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      20131125-20131127
  • [学会発表] 走査型電気化学・走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いた生体イメージング2013

    • 著者名/発表者名
      高橋康史
    • 学会等名
      公益社団法人日本顕微鏡学会第57回シンポジウム
    • 発表場所
      愛知県産業労働センター(ウインクあいち)
    • 年月日
      20131115-20131116
    • 招待講演
  • [学会発表] 界面イオン伝導顕微鏡によるLiFePO4電極材料表面のその場観察2013

    • 著者名/発表者名
      高橋 康史、熊谷 明哉、棟方 裕一、伊野 浩介、珠玖 仁、金村 聖志、末永 智一
    • 学会等名
      2013年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス
    • 年月日
      20131028-20131030
  • [学会発表] Mapping of neurotransmitter releasing sites using scanning electrochemical ion conductance microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, Y., Matsumaea, Y., Ino, K., Shiku, H., and Matsue, T.
    • 学会等名
      第51回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 年月日
      20131028-20131030
  • [学会発表] Topography Imaging of Hippocampus Spine using Scanning Ion Conductance Microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, Y., Matsumaea, Y., Ino, K., Shiku, H., and Matsue, T.
    • 学会等名
      XXIII International Symposium on Morphological Sciences
    • 発表場所
      Niigata, Japan
    • 年月日
      20130910-20130913
  • [学会発表] Topographical and Electrochemical Nanoscale Imaging of Living Cells using Nano-Scanning Electrochemical Microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, Y., Matsumaea, Y., Ino, K., Shiku, H., and Matsue, T.
    • 学会等名
      International Symposium on Electroanalytical Chemistry(ISEAC)
    • 発表場所
      ChangChun, China
    • 年月日
      20130817-20130820
    • 招待講演
  • [学会発表] Evaluation of Differentiation State of an Embryonic Stem Cell using Scanning Electrochemical Microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, Y., Matsumae, Y., Ino, K., Shiku, H., Matsue, T.
    • 学会等名
      223st ECS Meeting
    • 発表場所
      Toronto, Canada
    • 年月日
      2013-05-12
  • [図書] マイクロナノ電極システムを用いたバイオセンシングとバイオイメージング2013

    • 著者名/発表者名
      高橋康史、珠玖 仁、末永智一
    • 総ページ数
      6(488-493)
    • 出版者
      表面科学

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公開日: 2015-05-28  

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