n vivo imaging of intercellular transmitters using thermal drawing bipolar electrode array probe

使用热绘图双极电极阵列探针对细胞间递质进行体内成像

基本信息

批准号：
22K18941
负责人：
井上久美
金额：
$ 4.08万
依托单位：
University of Yamanashi
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度は熱延伸プローブの電極材料の検討およびバイポーラ電気化学顕微鏡に利用するときの動作特性の詳細を研究した。また、フリームービングラットの計測に十分なプローブ長とするときに問題となる、電極抵抗や断線の問題を解決する新たなアイデアを考案し、その基礎検討を行った。また、脳内での情報やエネルギー伝達に重要な物質として乳酸をバイポーラ電極系でイメージングするための基礎検討を開始した。まず、電極材料検討について、基材の導電性ポリマーの種類および、混合するカーボンナノファイバーまたはカーボンナノチューブの含有量を変更した熱延伸プローブを研究協力者より供与いただき、バイポーラ電極としての特性を評価した。その結果、カーボンナノチューブ含有量が多いサンプルに強い電気化学発光（ECL）を示す傾向がみられた。しかし、実験の再現性が悪く、正しい現象を見ているのか不明であり、まず、バイポーラ電極系の基礎的な動作特性を知る必要があると考えた。そこで、次に、クローズドバイポーラ電極（cBPE）と溶液間の電位差を測定し、cBPE両極の面積比を変更しながら、駆動電圧と電極電位およびECLの関係を明らかにする研究を行った。その結果、cBPE両極の電流密度のバランスによってcBPEと各溶液間の電位差が変化し、律速段階とECL特性が変化することを確認した。また、共反応物の濃度が高すぎるとECLが発生しないことを理論的に示すことができた。電極抵抗や断線の問題を解決する新たなアイデアについて、市販電極を用いるマクロな系で検証を行い、動作することを確認した。乳酸検出について、新たに加わった研究協力者のもつ乳酸の電気化学検出法を複数、バイポーラ電極と組み合わせた実験を実施した。

今年，我们研究了热拉伸探针的电极材料及其在双极电化学显微镜中使用时的操作特性的细节。此外，我们提出了一个新的想法来解决电极电阻和断线问题，这些问题是使探针长度足以测量自由活动的老鼠时所遇到的问题，并进行了基础研究。我们还开始使用双极电极系统对乳酸进行成像基础研究，乳酸是大脑中信息和能量传输的重要物质。首先，在电极材料研究方面，研究合作者提供了基材中不同类型的导电聚合物和不同数量的碳纳米纤维或碳纳米管混合的热拉伸探针，并评估了它们作为双极电极的性能。结果表明，碳纳米管含量高的样品往往表现出较强的电化学发光（ECL）。然而，实验的重现性很差，并且不清楚他们是否看到了正确的现象。首先，他们认为有必要了解双极电极系统的基本工作特性。因此，我们接下来测量了封闭双极电极（cBPE）和溶液之间的电位差，并进行了研究，以阐明在改变cBPE极的面积比时驱动电压、电极电位和ECL之间的关系。结果证实，cBPE和各溶液之间的电位差根据两个cBPE极上的电流密度的平衡而变化，并且速率决定步骤和ECL特性发生变化。我们还能够从理论上证明，如果共反应物的浓度太高，则不会发生 ECL。使用市售电极在宏观系统中测试了解决电极电阻和断线问题的新想法，并证实其有效。关于乳酸检测，我们使用新研究合作者开发的几种乳酸电化学检测方法结合双极电极进行了实验。