DNAナノチューブを利用した高い生体適合性を有する細胞内刺激電極アレイの研究開発

利用DNA纳米管研发高生物相容性细胞内刺激电极阵列

基本信息

批准号：
21J14374
负责人：
PENG ZUGUI
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J14374/
关键词：
人工細胞膜 DNAナノチューブ

项目摘要

本研究では，人工細胞膜とDNAナノチューブを用いた高い生体適合性を有する神経細胞内刺激電極アレイの開発を目指す．これまで提案電極の実現のための基盤技術の開発を行った．具体的には，1) ジメチルポリシロキサン（PDMS）上に高い機械強度を有する人工細胞膜の形成，2）長さが制御可能なDNAナノチューブの試作，3)作製したDNAナノチューブと人工細胞膜の相互作用の調査を行った．以下に，それぞれの詳細を述べる．1) PDMS上に高い機械強度を有する人工細胞膜の形成．脂質の自発展開現象を用いて，硬いPDMS表面で高い機械的強度人工細胞を形成した．また，PDMSに対して適切なプラズマ処理を施すことにより，膜の形成速度や形成した膜の形状をコントロールできることがわかった．本技術は，提案電極の基板技術として重要な意味を持つ．2) 長さが制御可能なDNAナノチューブの試作．従来のDNAナノチューブの表面を化学修飾することで，長さが自由に伸長できる仕組みを開発した．原子間力顕微鏡を用いてサイズを確認したところ，DNAナノチューブの長さは伸長前34.4 nm，伸長後64.2 nmで，約2倍にすることができた．またDNAナノチューブの物質透過を評価するために，パッチクランプを用いた電気計測実験系を新たに構築した．結果，作製したDNAナノチューブが電荷を透過させ，導電性を持つことが判明した．3) DNAナノチューブと人工細胞膜の相互作用の調査．作製したDNAナノチューブと人工細胞膜の相互作用を評価できる，水晶振動子マイクロバランスを利用した新たな実験系を構築した．結果，DNAナノチューブが人工細胞膜に導入する様子をリアルタイムで評価することができ，提案電極の性質に関する新たな知見を得た．

在这项研究中，我们旨在开发一系列使用人工细胞膜和DNA纳米管高度生物相容性的神经内刺激电极。到目前为止，我们已经开发了实现提出的电极的基本技术。具体而言，我们研究了由DNA纳米管产生的DNA纳米管之间具有高机械强度在二甲基丙硅氧烷（PDMS）上的相互作用。每个细节在下面说明。 1）在PDM上具有高机械强度的人造细胞膜的形成。使用脂质的自发膨胀，在硬PDMS表面形成了高机械强度人造细胞。还发现，通过对PDMS应用适当的血浆处理，可以控制膜的形成速率和形状。该技术具有重要的含义，作为提出的电极的底物技术。 2）长度可控性的DNA纳米管的原型。通过化学修改常规DNA纳米管的表面，我们开发了一种机制，可以自由扩展长度。当我们使用原子力显微镜检查大小时，延伸前的DNA纳米管的长度为34.4 nm，延伸后64.2 nm，大约是大的两倍。此外，为了评估DNA纳米管的材料渗透性，我们已经使用斑块夹构建了一个新的电气测量实验系统。结果，发现制备的DNA纳米管渗透到电荷并具有电导率。 3）研究DNA纳米管与人造细胞膜之间的相互作用。我们已经构建了一种利用石英晶体微量平衡的新实验系统，该系统使我们能够评估制备的DNA纳米管与人造细胞膜之间的相互作用。结果，我们能够实时评估DNA纳米管的引入到人造细胞膜中，并获得了有关所提出电极特性的新知识。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

人工細胞のコミュニケーションツールの創成に向けた細胞膜貫通DNAナノチューブに関する研究

研究穿透细胞膜的 DNA 纳米管，用于创建人造细胞的通讯工具

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
彭祖癸;榛葉健太;宮本義孝;八木透
通讯作者：
八木透

生体適合性が高い細胞内刺激電極の実現に向けた細胞膜貫通DNAナノチューブの開発

开发细胞膜穿透DNA纳米管以实现高度生物相容性细胞内刺激电极

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
彭祖癸;榛葉健太;宮本義孝;八木透
通讯作者：
八木透

A Study of the Effects of Plasma Surface Treatment on Lipid Bilayers Self-Spreading on a Polydimethylsiloxane Substrate under Different Treatment Times

不同处理时间下等离子体表面处理对聚二甲基硅氧烷基底上脂质双层自铺展的影响研究

DOI：
10.1021/acs.langmuir.1c01319
发表时间：
2021
期刊：
LANGMUIR
影响因子：
3.9
作者：
Sugiyama Hironobu;Miyazaki Masayoshi;Sasase Masato;Kitano Masaaki;Hosono Hideo;Zugui Peng,Kenta Shimba,Yoshitaka Miyamoto,Tohru Yagi
通讯作者：
Zugui Peng,Kenta Shimba,Yoshitaka Miyamoto,Tohru Yagi

Neural Interface for Biohybrid Prosthetic Hands to Realize Sensory and Motor Functions

用于实现感觉和运动功能的生物混合假手的神经接口