Electrochemiluminescence imaging for analysis of cellular activity and morphology

2022年度は、細胞機能・細胞形態を電気化学発光シグナルに変換できる機構の考案、電極界面での電気化学発光メカニズムの解明、細胞計測に向けた電気化学発光物質の探索、細胞計測を達成するための電気化学デバイスの開発を行った。以下に詳細を述べる。（１）電気化学発光メカニズムの解明・電気化学発光物質の探索：ルミノフォアと共反応物の濃度比を変化させることで、発光させる箇所を電極表面の近傍だけにするのか、遠方まで広げるのかを制御できることを、サイクリックボルタンメトリーの結果から示唆した。電気化学的に溶存酸素から生成した過酸化水素を共反応物として利用する戦略を精査し、電気化学発光シグナルを得られるような最適化を行った。（２）細胞機能関連物質を電気化学発光シグナルに変換できる機構の考案：細胞分泌物を電極基板に捕捉してから電気化学発光で計測した。その結果、薬剤における細胞分泌物量の変化が観察された。この内容をまとめ、論文投稿中である。（３）細胞形態・トポロジーを電気化学発光シグナルに変換できる機構の考案：血管内皮細胞が電極に接着した時、電気化学発光が電極上で阻害される。この部分を観察することで、細胞接触に様子を電気化学発光イメージとして可視化することに成功した。インピーダンス測定との比較も行っており、現在、データを解析中である。（４）細胞計測を達成するための電気化学デバイスの開発：電極の流路デバイスへの組み込みや細胞培養を実施した。流体刺激における細胞形態変化を電気化学発光イメージで捉えられていないが、実験条件の最適化を2023年度に行い、再度の解析を行う予定である。

2022年度は、細胞機能・細胞形態を電気化学発光シグナルに変換できる機構の考案、電極界面での電気化学発光メカニズムの解明、細胞計測に向けた電気化学発光物質の探索、細胞計測を達成するための電気化学デバイスの開発を行った。以下に詳細を述べる。（１）電気化学発光メカニズムの解明・電気化学発光物質の探索：ルミノフォアと共反応物の濃度比を変化させることで、発光させる箇所を電極表面の近傍だけにするのか、遠方まで広げるのかを制御できることを、サイクリックボルタンメトリーの結果から示唆した。電気化学的に溶存酸素から生成した過酸化水素を共反応物として利用する戦略を精査し、電気化学発光シグナルを得られるような最適化を行った。（２）細胞機能関連物質を電気化学発光シグナルに変換できる機構の考案：細胞分泌物を電極基板に捕捉してから電気化学発光で計測した。その結果、薬剤における細胞分泌物量の変化が観察された。この内容をまとめ、論文投稿中である。（３）細胞形態・トポロジーを電気化学発光シグナルに変換できる機構の考案：血管内皮細胞が電極に接着した時、電気化学発光が電極上で阻害される。この部分を観察することで、細胞接触に様子を電気化学発光イメージとして可視化することに成功した。インピーダンス測定との比較も行っており、現在、データを解析中である。（４）細胞計測を達成するための電気化学デバイスの開発：電極の流路デバイスへの組み込みや細胞培養を実施した。流体刺激における細胞形態変化を電気化学発光イメージで捉えられていないが、実験条件の最適化を2023年度に行い、再度の解析を行う予定である。