Research and development of neural interface devices using nanotubes and artificial cell membranes
利用纳米管和人造细胞膜的神经接口装置的研发
基本信息
- 批准号:22H03937
- 负责人:
- 金额:$ 11.15万
- 依托单位:
- 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 2027-03-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
本研究では脂質二重膜(人工細胞膜)に埋め込んだDNAナノチューブやカーボンナノチューブなどの管状ナノ構造体(ナノチューブ)を電気シナプスとして利用し,神経細胞を細胞内刺激可能な電極を有する神経インタフェースデバイスの開発を目指している.カーボンナノチューブ(Carbon Nanotube, CNT)は中空円筒状の炭素材料であり,中でも単層のCNTは約1-2 nmの直径を持つ.近年,約10 nmに切断した単層CNTは細胞膜やその基本要素である人工脂質膜に自発的に侵入し,膜内に留まることが報告された.CNTが膜内に留まることで,物質透過性や導電性,疎水性表面といったCNTの特性を膜に付加することができる.したがってCNTは,センサ保護膜,ドラッグデリバリーシステム,ナノ双極電極等に利用できるとして注目されている.一方で,CNTの疎水性表面は脂質二重膜内層の疎水性部分と相互作用し膜を変形させる恐れがある.膜形態の変化は細胞毒性の一因と考えられているが, 数~数十 nmに切断されたCNTが膜形態に及ぼす影響については未だよくわかっていない.そこで本年度は細胞膜のモデルとして脂質二重膜小胞(Giant Unilamellar Vesicle, GUV)に対しCNTを曝露し,各濃度のCNTによる膜形態の変化を蛍光顕微鏡によって評価した.その結果,球形状からダンベル様形状へのGUV膜の変形を観察した.この変形形態から,CNT挿入が膜の面積だけでなく,2分子膜である脂質二重膜の内層と外層の面積の非対称性を増加させたことが明らかとなった.
In this study, we aimed to explore the development of an electrical pathway for intracellular stimulation of neurons by using a lipid membrane (artificial cell membrane) as an electrical conduit for the development of an electrical pathway for intracellular stimulation of neurons. Carbon Nanotube (CNT) is a hollow cylindrical carbon material with a diameter of about 1-2 nm. In recent years, the basic elements of cell membrane and CNT membrane are cut at about 10 nm, and the natural invasion of CNT membrane is reported.CNT membrane has material permeability and conductivity, and the properties of CNT membrane on aqueous surface are discussed. The CNT film is a protective film, and the bipolar electrode is used to protect the film. On the one hand, CNT's aqueous surface interacts with the aqueous part of the lipid double membrane inner layer. The membrane morphology changes due to cytotoxicity. The number of nm to tens of nm of CNT membrane morphology changes due to cytotoxicity. This year, the membrane morphology of Giant Unilamellar vesicles (GUV) was evaluated by light microscopy in response to CNT exposure at various concentrations. As a result, the spherical shape of the GUV film was observed. The area of CNT incorporated into the membrane increased due to the asymmetry of the area of the inner and outer layers of the lipid membrane.
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Neural Interface for Biohybrid Prosthetic Hands to Realize Sensory and Motor Functions
用于实现感觉和运动功能的生物混合假手的神经接口
- DOI:10.20965/jrm.2022.p0316
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:1.1
- 作者:Tohru Yagi;Zugui Peng;Shoichiro Kanno
- 通讯作者:Shoichiro Kanno
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- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:彭 祖癸;榛葉 健太;宮本 義孝;八木 透
- 通讯作者:八木 透
Transmembrane Carbon Nanotubes for Intracellular Stimulation
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- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Shoichiro Kanno;Zugui Peng;Kenta Shimba;Yoshitaka Miyamoto;Tohru Yagi
- 通讯作者:Tohru Yagi
カーボンナノチューブの膜挿入が脂質二重膜の形態に及ぼす影響について
碳纳米管插膜对脂质双层膜形貌的影响
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:菅野翔一朗;彭 祖癸;榛葉健太;宮本義孝;八木透
- 通讯作者:八木透
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