Electrochemiluminescence imaging for analysis of cellular activity and morphology

用于分析细胞活性和形态的电化学发光成像

基本信息

批准号：
22H02102
负责人：
伊野浩介
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

2022年度は、細胞機能・細胞形態を電気化学発光シグナルに変換できる機構の考案、電極界面での電気化学発光メカニズムの解明、細胞計測に向けた電気化学発光物質の探索、細胞計測を達成するための電気化学デバイスの開発を行った。以下に詳細を述べる。（１）電気化学発光メカニズムの解明・電気化学発光物質の探索：ルミノフォアと共反応物の濃度比を変化させることで、発光させる箇所を電極表面の近傍だけにするのか、遠方まで広げるのかを制御できることを、サイクリックボルタンメトリーの結果から示唆した。電気化学的に溶存酸素から生成した過酸化水素を共反応物として利用する戦略を精査し、電気化学発光シグナルを得られるような最適化を行った。（２）細胞機能関連物質を電気化学発光シグナルに変換できる機構の考案：細胞分泌物を電極基板に捕捉してから電気化学発光で計測した。その結果、薬剤における細胞分泌物量の変化が観察された。この内容をまとめ、論文投稿中である。（３）細胞形態・トポロジーを電気化学発光シグナルに変換できる機構の考案：血管内皮細胞が電極に接着した時、電気化学発光が電極上で阻害される。この部分を観察することで、細胞接触に様子を電気化学発光イメージとして可視化することに成功した。インピーダンス測定との比較も行っており、現在、データを解析中である。（４）細胞計測を達成するための電気化学デバイスの開発：電極の流路デバイスへの組み込みや細胞培養を実施した。流体刺激における細胞形態変化を電気化学発光イメージで捉えられていないが、実験条件の最適化を2023年度に行い、再度の解析を行う予定である。

在2022财年中，我们设计了一种可以将细胞功能和细胞形态转化为电化学发光信号的机制，阐明了电极界面处的电化学发光机制，搜索电化学物质的细胞测量，并开发了电化学的电脑发光设备以获得细胞测量。详细信息如下。（1）阐明电化学发光机制并寻找电化学发光物质：环状伏安法结果表明，通过更改发光体和共同反应的浓度比，可以控制发光位置仅在电极表面附近还是更远的位置。检查了一种利用从溶解氧作为共反应物产生的过氧化氢电化学的策略，并进行了优化以获得电化学发光信号。（2）设计一种可以将与细胞功能相关的物质转换为电化学发光信号的机制：在电极底物上捕获细胞分泌，然后使用电化学发光进行测量。结果，观察到药物中细胞分泌量的变化。该内容正在总结，目前正在提交。（3）一种可以将细胞形态和拓扑转化为电化学发光信号的机制的想法：当血管内皮细胞粘附在电极上时，电化学上的电化学发光会抑制电极上的电化化学。通过观察这一部分，我们能够将细胞接触状态可视化为电化学发光图像。我们还与阻抗测量值进行了比较，目前正在分析数据。（4）开发实现细胞测量的电化学设备：将电极掺入流通道设备和细胞培养物中。尽管在电化学发光图像中未捕获流体刺激过程中细胞形态的变化，但将在2023年进行优化的实验条件，并将再次进行分析。

项目成果

期刊论文数量（18）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Electrochemical evaluation of intestine models on porous membrane

多孔膜肠道模型的电化学评估

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Chisato ito;Kosuke Ino;Hitoshi Shiku
通讯作者：
Hitoshi Shiku

界面高分子電解質複合体ハイドロゲルファイバーを用いた3次元細胞培養

使用界面聚电解质复合水凝胶纤维进行 3D 细胞培养

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
宇田川喜信;瀧ノ上正浩;伊野浩介;珠玖仁
通讯作者：
珠玖仁

多孔電極を用いた細胞代謝物のin situリアルタイム計測

使用多孔电极原位实时测量细胞代谢物

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
宇田川喜信;伊野浩介;梨本裕司;珠玖仁
通讯作者：
珠玖仁

Simple, Rapid, and Large‐Scale Fabrication of Multi‐Branched Hydrogels Based on Viscous Fingering for Cell Culture Applications

基于粘性指法的多分支水凝胶的简单、快速、大规模制造，用于细胞培养应用

DOI：
10.1002/mabi.202300069
发表时间：
2023
期刊：
Macromolecular Bioscience
影响因子：
4.6
作者：
Utagawa Yoshinobu;Ino Kosuke;Hiramoto Kaoru;Shiku Hitoshi
通讯作者：
Shiku Hitoshi

Evaluation of respiratory and secretory activities of multicellular spheroids via electrochemiluminescence imaging

DOI：
10.1016/j.electacta.2023.142507
发表时间：
2023-05
期刊：
Electrochimica Acta
影响因子：
6.6
作者：
Kaoru Hiramoto;Keika Komatsu;Ryota Shikuwa;An Konno;Yusuke Sato;A. Hirano-Iwata;K. Ino;H. Shiku
通讯作者：
Kaoru Hiramoto;Keika Komatsu;Ryota Shikuwa;An Konno;Yusuke Sato;A. Hirano-Iwata;K. Ino;H. Shiku