Visualization of intercellular communication by high-resolution and high-speed bipolar electrochemical microscopy

通过高分辨率和高速双极电化学显微镜观察细胞间通讯

• 批准号: 22H02105
• 负责人: 井上 久美
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: University of Yamanashi
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-22H02105/
• 关键词: ケミカルイメージング; バイオイメージング; バイポーラ電気化学; 微小電極アレイ; 電気化学センサ; マイクロ電極アレイ; 三次元フォトリソグラフィ; カソード電気化学発光

高時間分解能達成のための高感度化の検討として、三次元リソグラフィ法のひとつである回転露光技術によって、フォトレジスト膜にテーパー孔アレイを作製し、孔に電極材料を詰めてバイポーラ電極アレイとしての特性を評価した。平均電極面積比が0.962のアレイと比較して0.689のアレイは各電極点の輝度が高く、高感度化できることが分かった。検出可能分子を拡張するための研究として、カソードでECLを生じる試薬の検討を進め、PDI-CH3/K2S2O8を採用することで、 [Ru(bpy)3]C2/酸化型グルタチオンで問題となっていたバックグランドを解消できた。また、PDI-CH3を中和して電極表面に塗布する「被膜法」と、ペースト電極に練りこむ「練り込み法」の二つを検討した。練り込み法は、カーボンペーストより金ペーストを利用すると輝度が大きく向上することが分かり、プラズモン効果等が寄与していることが示唆された。光学限界突破に向けた超高解像度化の検討として、本年度はファイバー電極アレイを用いるハノ字アレイの開発を進めた。電極ピッチをサブミクロンサイズまで小さくする方法として、炭酸ガスレーザーナノファイバーの利用を検討した。その結果、熱延伸ファイバーをさらに炭酸ガスレーザーで細線化する方法に可能性があることが分かった。このほかに、バイポーラ電極の両極の電極電位を測定し、電流や電気化学発光特性との関連を評価することで、バイポーラ電気化学系の動作について基礎的かつ重要な知見を得た。また、高解像度の電気化学イメージを得るための高密度バイポーラ電極アレイの作製方法として、多孔質アルミナの検討も進展した。均一発光を得るために均一に導電性材料をマイクロ孔アレイに充填する方法として油圧卓上プレス機を用いる充填法（特許出願済）を確立することができた。

High time decomposition can achieve の た め の Gao Gan degree melts の beg と 検 し て, three dimensional リ ソ グ ラ フ ィ method の ひ と つ で あ る planning dew back light technology に よ っ て, フ ォ ト レ ジ ス ト membrane に テ ー パ ー hole ア レ イ を as し, hole に electrode materials を wall め て バ イ ポ ー ラ electrode ア レ イ と し て の features を review 価 し た. Average electrode area than が 0.962 の ア レ イ と compare し て 0.689 の ア レ イ は each electrode point の luminance が high く, Gao Gan で き る こ と が points か っ た. 検 makes possible molecular を company, zhang す る た め の research と し て, カ ソ ー ド で ECL を raw じ る try 薬 の beg を 検 め, PDI - CH3 / K2S2O8 を using す る こ と で, [Ru (bpy) 3] type C2 / acidification グ ル タ チ オ ン で problem と な っ て い た バ ッ ク グ ラ ン ド を null で き た. ま た, PDI - CH3 を neutralization し て に electrode surface coated す る "membrane" と, ペ ー ス ト electrode に practice り こ む "practice り 込 み method" の two つ を beg し 検 た. Practice り 込 み は, カ ー ボ ン ペ ー ス ト よ り gold ペ ー ス ト を using す る と luminance が big き く upward す る こ と が points か り, プ ラ ズ モ ン unseen fruit such as が send し て い る こ と が in stopping さ れ た. Optical limit breakthrough に to け た ultra-high resolution change の beg と 検 し て, this year's は フ ァ イ バ ー electrode ア レ イ を with い る ハ ノ word ア レ イ の open 発 を into め た. Electrode ピ ッ チ を サ ブ ミ ク ロ ン サ イ ズ ま で small さ く す る method と し て, carbon acid ガ ス レ ー ザ ー ナ ノ フ ァ イ バ ー の using を beg し 検 た. そ の results, heat extension フ ァ イ バ ー を さ ら に carbon acid ガ ス レ ー ザ ー で thread change す る method に possibility が あ る こ と が points か っ た. こ の ほ か に, バ イ ポ ー ラ electrode の struck a の determination of electrode potential を し, current や electrical chemical 発 気 optical properties と の masato even を review 価 す る こ と で, バ イ ポ ー 気 ラ electricity chemistry の action に つ い て based か つ important な knowledge を た. ま た, high resolution の electric chemical イ 気 メ ー ジ を have る た め の high-density バ イ ポ ー ラ electrode ア レ イ の cropping method と し て, porous ア ル ミ ナ の beg も 検 progress し た. Uniform 発 を too light る た め に に uniform conductive material を マ イ ク ロ hole ア レ イ に filling す る method と し て oil 圧 zhuo プ レ ス machine を with い る filling method (a special 済) を establish す る こ と が で き た.

项目成果

微小貫通孔アレイへの導電性ペースト充填法の提案

微通孔阵列填充导电浆料方法的提出

• 发表时间: 2022
• 作者: 久保田 恒喜;戸塚 友理;遠藤 彩音;長沼 龍生;岩間 智紀;桑原 哲夫;井上 久美
• 通讯作者: 井上 久美

バイポーラ電気化学顕微鏡素子としての高密度クローズドバイポーラ電極アレイ作製法の検討

高密度封闭双极电极阵列双极电化学显微镜元件制作方法研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 井上 久美;久保田 恒喜;岩間 智紀;戸塚 友理;遠藤 彩音;桑原 哲夫
• 通讯作者: 桑原 哲夫

Fabrication of High-Density Vertical Closed Bipolar Electrode Arrays by Carbon Paste Filling Method for Two-Dimensional Chemical Imaging

• DOI: 10.1021/acs.analchem.1c05354
• 发表时间: 2022-06-14
• 期刊: ANALYTICAL CHEMISTRY
• 影响因子: 7.4
• 作者: Iwama, Tomoki;Inoue, Kumi Y.;Shiku, Hitoshi
• 通讯作者: Shiku, Hitoshi

バイポーラ電極を用いる電気化学バイオイメージング

使用双极电极的电化学生物成像

• 发表时间: 2023
• 期刊: Chemical Sensors
• 作者: Masako Kato;Kazuyuki Ishii ed.;井上（安田） 久美
• 通讯作者: 井上（安田） 久美

Bipolar electrochemical microscopy for real-time chemical imaging using nanocarbon paste microelectrode array

使用纳米碳糊微电极阵列进行实时化学成像的双极电化学显微镜

• 发表时间: 2022
• 作者: Kumi. Y. Inoue;Tomoki Iwama;Koki Kubota;Ryusei Naganuma;Hitoshi Shiku
• 通讯作者: Hitoshi Shiku