人工神経シナプスのためのナノ流体技術の構築

构建人工神经突触的纳米流体技术

• 批准号: 17650141
• 负责人: 安田 隆
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Kyushu Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17650141/
• 关键词: マイクロ流体デバイス; ナノバイオ; 酵素センサ; 神経伝達物質; グルタミン酸; ナノポーラス材料; 流体デバイス

神経細胞から放出される神経伝達物質、特にグルタミン酸をナノ寸法の微小孔より取り込み、酵素反応を利用して電気化学的に計測するセンサの開発を行った。センサは細胞培養チャンバ、電気化学的計測用の3電極とマイクロ流路、細胞から放出されるグルタミン酸を電極側へ透過させるためのナノホールアレイから構成される。また、ナノホール周辺には白金黒膜が形成され、グルタミン酸のみを透過させるナノフィルタリングを実現した。本年度は特に、白金黒膜の製作方法や、白金黒膜と作用電極間の距離を検討することでデバイスの性能向上を試みた。まず、マイクロ流路を用いてメッキ液の流速を一定に保ち、白金黒の析出を行う方法と、矩形波状の電流を流すことで電極付近の金属イオン濃度の低下を抑制しながら析出するパルスメッキ法を試みた。4個のデバイスに白金黒を析出し、ヘキサシアノ鉄 (III)酸カリウムとヘキサシアノ鉄(II)酸カリウム三水和物を用いてそれぞれのデバイスにおけるCV測定を行った結果、パルスメッキ法を用いて白金黒を析出したデバイスの酸化電流ピークのばらつきは約±2μAと非常に再現性のよい白金黒膜が形成できた。次に、酵素溶液を満たしたマイクロ流路の高さを変更し、白金黒膜と作用電極間の距離が応答電流値へ及ぼす影響を観察した。流路高さが異なる3種類のデバイスを製作してグルタミン酸(濃度10mM)滴下後の応答電流値を計測したところ、流路高さ50μmにおいてグルタミン酸滴下後に応答電流値が直ちに上昇し一定の値を示すことが分かった。

我们开发了一种传感器，该传感器结合了通过纳米大小的微孔释放从神经元释放的神经递质，并使用酶促反应对其进行电化学测量。该传感器由一个细胞培养室，三个用于电化学测量的电极组成，微流通道和一个纳米荷尔阵列，用于允许从细胞释放的谷氨酸通过电极侧。此外，在纳米骨周围形成了铂黑膜，达到纳米滤器，仅允许谷氨酸通过。今年，我们试图通过检查制造铂黑膜以及铂黑膜与工作电极之间的距离来提高设备的性能。首先，我们尝试了一种通过使用微流路径来沉淀铂黑的方法，并使用矩形波电流来沉淀铂黑的方法，同时抑制了电极附近金属离子浓度的降低。 Platinum black was deposited on four devices, and CV measurements were performed on each device using potassium hexacyanoferrous (III) and potassium hexacyanoferrous (II) trihydrate, and as a result, the variation in the oxidation current peak of the device, which deposited platinum black using the pulse plating method, was approximately ±2 μA, which was a very reproducible platinum black film.接下来，更改了充满酶溶液的微通道的高度，并且观察到铂黑膜与工作电极之间的距离对响应电流值的影响。生产具有不同流动路径高度的三种类型的设备，并测量添加谷氨酸（浓度为10 mm）后的响应电流值，发现在50μm的流动路径高度上添加谷氨酸后，响应电流值立即上升，从而导致恒定值。

项目成果

白金黒膜電極を用いたマイクロ流体酵素センサの性能向上に関する研究

利用铂黑膜电极提高微流控酶传感器性能的研究

• 发表时间: 2007
• 作者: Mochizuki Mayumi ら;Mochizuki Mayumi ら;Ikemoto Shigehiro ら;Natsumi Yamagataら;Shigehiro Ikemotoら;Tadashi Watanabeら;望月麻友美ら;Takashi Yasuda;Kazuyuki Shinohara;石塚 勝敏
• 通讯作者: 石塚 勝敏

Neurotransmitter Sensing Device with Molecule-Permeable Platinum Filled in Nano-holes

纳米孔中填充分子渗透性铂的神经递质传感装置

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of the 10th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences Vol. 1
• 作者: Mochizuki Mayumi ら;Mochizuki Mayumi ら;Ikemoto Shigehiro ら;Natsumi Yamagataら;Shigehiro Ikemotoら;Tadashi Watanabeら;望月麻友美ら;Takashi Yasuda
• 通讯作者: Takashi Yasuda

Microfluidic Enzyme Sensor Using Nano-filtering of a Pt Black Film Electrode

使用 Pt 黑膜电极纳米过滤的微流控酶传感器

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of the 23rd Sensor Symposium on Sensors, Micromachines, and Applied Systems
• 作者: Mochizuki Mayumi ら;Mochizuki Mayumi ら;Ikemoto Shigehiro ら;Natsumi Yamagataら;Shigehiro Ikemotoら;Tadashi Watanabeら;望月麻友美ら;Takashi Yasuda;Kazuyuki Shinohara
• 通讯作者: Kazuyuki Shinohara

細胞刺激計測のための微量液体操作デバイス

用于细胞刺激测量的微量液体处理装置

• 发表时间: 2007
• 作者: Mochizuki Mayumi ら;Mochizuki Mayumi ら;Ikemoto Shigehiro ら;Natsumi Yamagataら;Shigehiro Ikemotoら;Tadashi Watanabeら;望月麻友美ら;Takashi Yasuda;Kazuyuki Shinohara;石塚 勝敏;安田 隆
• 通讯作者: 安田 隆

マイクロ流体酵素センサ

微流控酶传感器

• 发表时间: 2006