Visualization of intercellular communication by high-resolution and high-speed bipolar electrochemical microscopy

通过高分辨率和高速双极电化学显微镜观察细胞间通讯

基本信息

批准号：
22H02105
负责人：
井上久美
金额：
$ 11.23万
依托单位：
University of Yamanashi
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

高時間分解能達成のための高感度化の検討として、三次元リソグラフィ法のひとつである回転露光技術によって、フォトレジスト膜にテーパー孔アレイを作製し、孔に電極材料を詰めてバイポーラ電極アレイとしての特性を評価した。平均電極面積比が0.962のアレイと比較して0.689のアレイは各電極点の輝度が高く、高感度化できることが分かった。検出可能分子を拡張するための研究として、カソードでECLを生じる試薬の検討を進め、PDI-CH3/K2S2O8を採用することで、 [Ru(bpy)3]C2/酸化型グルタチオンで問題となっていたバックグランドを解消できた。また、PDI-CH3を中和して電極表面に塗布する「被膜法」と、ペースト電極に練りこむ「練り込み法」の二つを検討した。練り込み法は、カーボンペーストより金ペーストを利用すると輝度が大きく向上することが分かり、プラズモン効果等が寄与していることが示唆された。光学限界突破に向けた超高解像度化の検討として、本年度はファイバー電極アレイを用いるハノ字アレイの開発を進めた。電極ピッチをサブミクロンサイズまで小さくする方法として、炭酸ガスレーザーナノファイバーの利用を検討した。その結果、熱延伸ファイバーをさらに炭酸ガスレーザーで細線化する方法に可能性があることが分かった。このほかに、バイポーラ電極の両極の電極電位を測定し、電流や電気化学発光特性との関連を評価することで、バイポーラ電気化学系の動作について基礎的かつ重要な知見を得た。また、高解像度の電気化学イメージを得るための高密度バイポーラ電極アレイの作製方法として、多孔質アルミナの検討も進展した。均一発光を得るために均一に導電性材料をマイクロ孔アレイに充填する方法として油圧卓上プレス機を用いる充填法（特許出願済）を確立することができた。

作为提高灵敏度以实现高时间分辨率的研究，我们使用旋转曝光技术（一种三维光刻方法）在光刻胶薄膜中制造了锥形孔阵列，并用电极材料填充孔以形成双极电极阵列。评估了特性。结果发现，平均电极面积比为0.689的阵列比平均电极面积比为0.962的阵列在每个电极点处的亮度更高，并且可以获得更高的灵敏度。作为扩大可检测分子范围的研究的一部分，我们正在研究在阴极产生 ECL 的试剂，并通过采用 PDI-CH3/K2S2O8，我们解决了 [Ru(bpy)3]C2 的问题/氧化谷胱甘肽我能够消除背景。我们还研究了两种方法：“薄膜法”，其中将 PDI-CH3 中和并涂敷到电极表面；以及“捏合法”，其中将其捏合成糊状电极。在捏合方法中，发现当使用金浆而不是碳浆时，亮度显着提高，这表明等离激元效应等起作用。作为旨在突破光学极限的超高分辨率研究，今年我们继续开发使用光纤电极阵列的 Hano-ji 阵列。我们研究了使用二氧化碳激光纳米纤维作为将电极间距减小到亚微米尺寸的方法。结果发现，存在使用二氧化碳激光使热拉丝纤维进一步细化的可能性。此外，通过测量双极电极两极的电极电位并评估其与电流和电化学发光特性的关系，我们获得了有关双极电化学系统运行的基本且重要的知识。此外，多孔氧化铝作为制造高密度双极电极阵列以获得高分辨率电化学图像的方法的研究也取得了进展。我们能够建立一种使用液压台式压力机的填充方法（正在申请专利），用导电材料均匀地填充微孔阵列，以获得均匀的光发射。