人工神経シナプスのためのナノ流体技術の構築

神経細胞から放出される神経伝達物質、特にグルタミン酸をナノ寸法の微小孔より取り込み、酵素反応を利用して電気化学的に計測するセンサの開発を行った。センサは細胞培養チャンバ、電気化学的計測用の3電極とマイクロ流路、細胞から放出されるグルタミン酸を電極側へ透過させるためのナノホールアレイから構成される。また、ナノホール周辺には白金黒膜が形成され、グルタミン酸のみを透過させるナノフィルタリングを実現した。本年度は特に、白金黒膜の製作方法や、白金黒膜と作用電極間の距離を検討することでデバイスの性能向上を試みた。まず、マイクロ流路を用いてメッキ液の流速を一定に保ち、白金黒の析出を行う方法と、矩形波状の電流を流すことで電極付近の金属イオン濃度の低下を抑制しながら析出するパルスメッキ法を試みた。4個のデバイスに白金黒を析出し、ヘキサシアノ鉄 (III)酸カリウムとヘキサシアノ鉄(II)酸カリウム三水和物を用いてそれぞれのデバイスにおけるCV測定を行った結果、パルスメッキ法を用いて白金黒を析出したデバイスの酸化電流ピークのばらつきは約±2μAと非常に再現性のよい白金黒膜が形成できた。次に、酵素溶液を満たしたマイクロ流路の高さを変更し、白金黒膜と作用電極間の距離が応答電流値へ及ぼす影響を観察した。流路高さが異なる3種類のデバイスを製作してグルタミン酸(濃度10mM)滴下後の応答電流値を計測したところ、流路高さ50μmにおいてグルタミン酸滴下後に応答電流値が直ちに上昇し一定の値を示すことが分かった。

神経細胞から放出される神経伝達物質、特にグルタミン酸をナノ寸法の微小孔より取り込み、酵素反応を利用して電気化学的に計測するセンサの開発を行った。センサは細胞培養チャンバ、電気化学的計測用の3電極とマイクロ流路、細胞から放出されるグルタミン酸を電極側へ透過させるためのナノホールアレイから構成される。また、ナノホール周辺には白金黒膜が形成され、グルタミン酸のみを透過させるナノフィルタリングを実現した。本年度は特に、白金黒膜の製作方法や、白金黒膜と作用電極間の距離を検討することでデバイスの性能向上を試みた。まず、マイクロ流路を用いてメッキ液の流速を一定に保ち、白金黒の析出を行う方法と、矩形波状の電流を流すことで電極付近の金属イオン濃度の低下を抑制しながら析出するパルスメッキ法を試みた。4個のデバイスに白金黒を析出し、ヘキサシアノ鉄 (III)酸カリウムとヘキサシアノ鉄(II)酸カリウム三水和物を用いてそれぞれのデバイスにおけるCV測定を行った結果、パルスメッキ法を用いて白金黒を析出したデバイスの酸化電流ピークのばらつきは約±2μAと非常に再現性のよい白金黒膜が形成できた。次に、酵素溶液を満たしたマイクロ流路の高さを変更し、白金黒膜と作用電極間の距離が応答電流値へ及ぼす影響を観察した。流路高さが異なる3種類のデバイスを製作してグルタミン酸(濃度10mM)滴下後の応答電流値を計測したところ、流路高さ50μmにおいてグルタミン酸滴下後に応答電流値が直ちに上昇し一定の値を示すことが分かった。