脳機能評価に資する光電気化学顕微鏡の確立

建立有助于脑功能评估的光电化学显微镜

• 批准号: 22K14579
• 负责人: 阿部 博弥
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14579/
• 关键词: バイオセンサー; 光触媒; 生物模倣; 電気化学; 神経科学; 神経伝達物質

本研究は、脳機能評価に資する光電気化学顕微鏡の確立をすることが目的である。この光電気化学顕微鏡では、光励起可能なスイッチング素子を透明電極上に塗布し、局所励起光を任意の電極表面に照射することで局所的な電気化学シグナルを得ることができる。さらに、局所光照射された電極表面部のみでの光電気化学反応の誘起を可能とし、照射部を走査することで画像や動画が取得可能となる。また、光電気化学顕微鏡では電極と計測装置を繋ぐ配線が１本で済むため、従来の半導体作製プロセス技術等を使った電気化学イメージング手法と比較し、製造プロセスを大幅に簡素化できる。研究期間の３年間では、光電気化学顕微鏡の確立およびその機能化を達成し、脳機能の多角的評価を実施する。本年度では、局所光照射を可能とする照射装置の立ち上げを行った。光電気化学顕微鏡による生体シグナルの可視化に向け、光操作・計測システム、デバイス材料設計などの準備を整えた。光操作・計測システムを一から作製するには膨大な時間と費用が必要になることが想定されるため、既存の(light addressable potentiometric sensor)LAPS技術や、３次元光造形で使用される光照射装置を使用する。フォトスイッチ素子・触媒には酸化チタンを用いることで目的波長・活性の反応を誘起し、局所的に光を照射することで光電気化学シグナルが得られる事を確認した。また、このシグナルは光照射の強度によっても増大することから、定量的なシグナル解析に展開できる。

This study aims to evaluate the properties of photoelectrochemical micromirrors. The photoelectric chemical microscope can be used for coating and exciting the transparent electrode with light and irradiating the surface of any electrode. In addition, the photoelectrochemical reaction induced by local light irradiation on the surface of the electrode is possible, and the image animation is possible. The electrode measurement device of the photoelectric and chemical micromirrors has been greatly simplified in comparison with the semiconductor manufacturing technology. During the three years of the study, the establishment and functionalization of photoelectrochemical micromirrors were achieved, and the multi-angle evaluation of their functions was carried out. This year, the local light irradiation equipment will be installed. Photoelectric chemical microscope for the visualization of biological systems, optical manipulation, measurement systems, and preparation of materials The light operation and measurement system is designed to increase the time and cost necessary for the production of light. The existing LAPS technology and the use of three-dimensional light modeling are also required. To confirm the presence of the desired wavelength, activity, and light in the reaction zone. The intensity of light irradiation is increased, and quantitative analysis is carried out.