自己組織的マイクロニューロチップ

自组装微神经芯片

• 批准号: 18656076
• 负责人: 高橋 宏知
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18656076/
• 关键词: 脳; 神経; 培養神経細胞; カルシウムイメージング; 自己組織化; 微小電極アレイ; アモルファスシリコン

脳のモデルとして,自己組織的に形される培神経細胞の神経回が注目されている.従来の研究では,培養神経細胞活動を計測・刺激するために,多点電極アレイ(Multi-electrode array, MEA)が広く用いられてきた.しかし,MEAでは,電気刺激を与えられる範囲が電極上のみに制限されるため,刺激可能な面積や分解能に限界がある.この欠点を解消するための基盤技術として,光照射で刺激部位を任意の大きさ・形状に選択できる光アドレス電極を開発した.本電極は,酸化スズ透明金属膜,水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)光導電性膜,アンチモン酸亜鉛分散エポキシ保護膜の3層から成る.光が電極に照射されるとa-Si:H膜の電気伝導率が上昇し,仮想的な電極が生成される.A-Si:H膜は,膜厚が150nm,暗導電率と明導電率がそれぞれ4x10^<-11>,3x10-5Ω-1cm^<-1>であり,CVD(Chemical Vopor Deposition)を用いて成膜される.保護膜は,スピンコートで成膜できる防水性保護膜で,弱アルカリ性の培養液によるa-Si:Hの劣化を防ぐ.同膜はアンチモン酸亜鉛を電荷担体とした10MΩ/sq.程度の表面抵抗を有する低導電性薄膜であり,膜厚方向にのみ電流を通す.試作した電極の耐久性を培養液への暴露実験で評価したところ,誘電性及び導電性保護膜共に,2週間以上の培養液への暴露に耐え,その間,光感度はほぼ一定に保たれた.本電極上で神経細胞を培養し,光照射下で電気刺激を与えたところ,誘電性及び導電性保護膜を介した全面刺激双方で,神経細胞内のCa2+濃度の変化を誘発できた.さらに,導電性保護膜を介して局所刺激を与えると,光照射部位の神経細胞を選択的に刺激できた.これらの結果から,試作電極は,神経科学の構成論的研究の強力なツールとして期待できる.

In addition, the physiological changes of cultured neurons and neurons are observed. In recent studies, multi-electrode arrays (MEA) have been used to measure and stimulate the activity of cultured neurons. MEAs are electrically stimulated and limited by the electrode, and the stimulation potential is limited by the area and decomposition energy. In this case, the substrate technology and the shape of the light irradiation stimulation site are arbitrarily selected, and the light irradiation electrode is opened. The electrode is composed of transparent metal film, hydrated lead dispersion protective film and photoconductive (a-Si:H) film. A-Si: H film, film thickness up to 150nm, dark conductivity and bright conductivity are 4x10^<-11>, 3x10 -5Ω-1 cm <-1>^,CVD(Chemical Vopor Deposition) film is formed. The protective film is waterproof and can prevent deterioration of a-Si:H in culture solution with weak conductivity. The charge carrier of the same film is 10MΩ/sq., and the surface resistance is low. The current in the film thickness direction is low. The durability of the electrode is evaluated by the exposure to the culture solution, and the conductivity and conductivity of the protective film are evaluated. The exposure to the culture solution for more than 2 weeks is resistant, and the light sensitivity is maintained. The cells were cultured on the electrode and stimulated by electrical stimulation and light irradiation, and the Ca2 + concentration in the cells was induced by comprehensive stimulation of both the inductive and conductive protective films. In addition, the conductive protective film is used to stimulate the nerve cells in the irradiated part. The result of this experiment is that the research on the composition theory of neuroscience is expected to be strong.

项目成果

光アドレス電極を用いた培養神経向路の大面積刺激

使用光学寻址电极大面积刺激培养的神经通路

• 发表时间: 2006
• 期刊: 第21回生体生理工学シンポジウム論文集
• 作者: 硯川潤;高橋宏知;神崎亮平;中尾政之;神保泰彦
• 通讯作者: 神保泰彦

光照射で刺激部位を選択できるアモルファスシリコン電極の開発

开发可通过光照射选择刺激部位的非晶硅电极

• 发表时间: 2006
• 期刊: 電気学会研究会資料 MBE-06-1-22
• 作者: 硯川潤;高山祐三;中尾政之;神保泰彦;高橋宏和
• 通讯作者: 高橋宏和

Light-addressable planar electrode with hydrogenated amorphous silicon and low-conductive passivation layer for stimulation of cultured neurons

具有氢化非晶硅和低导电钝化层的光可寻址平面电极，用于刺激培养的神经元

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of the 28th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
• 作者: Suzurikawa J;Takahashi H;Takayama Y;Warisawa S;Mitsuishi M;Nakao M;Jimbo Y
• 通讯作者: Jimbo Y

Light-addressable electrode with hydrogenated amorphous silicon and low-conductive passivation layer for stimulation of cultured neurons,

具有氢化非晶硅和低导电钝化层的光寻址电极，用于刺激培养的神经元，

• 发表时间: 2007
• 期刊: Appl.Phys.Lett. 90
• 作者: Suzurikawa J;Jimbo Y. 他
• 通讯作者: Jimbo Y. 他