神経細胞機能の超解像解析に向けたナノ電気化学発光イメージング基盤の創成

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本研究では、生体分子のラベルフリーな高時空間分解能二次元イメージングを実現するバイポーラ電気化学顕微鏡の創成に関する研究を行っている。主に、①本顕微鏡システムの基板となる、多数の導電材料（バイポーラ電極）が絶縁基板を高密度に貫通した「バイポーラ電極アレイ」の作製方法の提案、②分析対象の拡張の２軸を基に検討を行ってきた。当該年度は主に、導電ペーストを多孔基板に塗り込む手法によるバイポーラ電極アレイの作製方法の検討および最適化を行った。10ミクロン直径の孔が15ミクロンピッチで貫通した「ガラスキャピラリープレート」にカーボンペーストを塗り込み熱硬化させることで、高密度バイポーラ電極アレイの簡便な作製に成功した。本手法は、従来報告されてきたリソグラフィ技術を用いた作製方法とは異なり、特殊な装置を用いることなく安価、簡便にバイポーラ電極アレイの作製が可能であることが利点である。また、ペースト材料に触媒材料を混ぜ込むことで機能性の付与が可能であり、本研究では過酸化水素還元触媒であるPrussian blueを含有したカーボンペーストを用いることで過酸化水素の高時空間分解イメージングを達成した。また、本顕微鏡システムにおいてドーパミンなどの還元体分子のイメージングを可能にする「Cathodicルミノフォア」の改良による、ドーパミン検出およびイメージングの高S/N化のための検討を行った。Cathodicルミノフォアとして前回用いたRu(bpy)32+/GSSGよりも低電位で電気化学発光を生じるN,N′-dimethyl-3,4,9,10-perylenedicarboximide (PDI-CH3)をバイポーラ電極アレイ上に修飾することで、S/N比を向上させたドーパミンの検出およびイメージングを実現した。