マイクロプローブアレイを用いた電気インピーダンス3次元バイオナノイメージング

使用微探针阵列进行电阻抗 3D 生物纳米成像

基本信息

批准号：
05J04970
负责人：
岩見健太郎
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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

项目摘要

薬剤の毒性試験や薬理効果の確認,あるいは将来のドラッグデリバリーシステムの実現などのため,培養細胞内における薬剤の分布・拡散や化学作用を調べることが求められている。多数の電極を用いて生体に無害な周波数の電流を流し,生体内のインピーダンスの分布を測定する電気インピーダンスCT(EIT)は,空間分解能は劣るものの,高コントラストの3次元画像を高速に得ることができるため,時間的に変化する事象の測定に向いているとされている。EITの分解能を向上させるには,電極自体を微細化すればよい。そこで本研究では,微小電気機械システム(MEMS)技術を用いて微小なプローブアレイを作製することで,ナノスケール空間分解能を持つEITの実現を目指し,細胞1個レベルでの物質分布・拡散過程を高分解能かつリアルタイムに無標識3次元撮像し,かつマニュピレーションなどの能動的機能を有するシステムを構築する。分析に使用する周波数としてTHz帯を用いると,分子に固有の吸収スペクトルを示すために、試料内のがん細胞や薬剤分子といった異物の検出が標識なしで可能となる。また、平板上のサンプルに置かれた多数の細胞やウイルスなどの試料を一個一個見分けることができる。この性質を利用するため、平成17年度には,テラヘルツ帯での発振・受信が可能なアンテナ構造の設計・製作および測定用光学系の製作を行った。平成18年度には、前年度に行った成果を具体的な集積化デバイスとして製作するための、採用可能な材料の探索を行った。この結果、酸化亜鉛(Zn0)が集積化テラヘルツデバイスに適していることを見出した。平成19年度には,集積化テラヘルツデバイスを製作し,これを用いた分光測定を行った。

为了测试药物毒性、确认药理作用或实现未来的药物输送系统，有必要研究药物在培养细胞内的分布、扩散和化学效应。电阻抗CT（EIT）利用大量电极通过对生命体无害频率的电流，测量生命体内部的阻抗分布。虽然其空间分辨率较差，但可以快速获得高对比度的三据说它适合测量随时间变化的现象。为了提高EIT的分辨率，电极本身可以做得更小。因此，在本研究中，我们的目标是通过使用微机电系统（MEMS）技术制造微观探针阵列来实现具有纳米级空间分辨率的EIT，并旨在研究单细胞水平上的材料分布和扩散过程。系统可以进行高分辨率、实时、无标记的3D成像，并具有操纵等主动功能。当使用太赫兹波段作为分析频率时，由于吸收光谱是分子所特有的，因此可以在不进行标记的情况下检测样品中的异物，例如癌细胞和药物分子。此外，还可以识别放置在平板上的每个样本，例如大量细胞和病毒。为了利用这一特性，我们于2005年设计并制造了一种能够在太赫兹频段振荡并接收数据的天线结构，并制造了用于测量的光学系统。 2006财年，我们根据上一年取得的成果，寻找可用于生产特定集成器件的材料。结果，我们发现氧化锌（Zn0）适合集成太赫兹器件。 2007年，我们制造了一个集成的太赫兹设备并用它进行了光谱测量。