電気化学センサのアレイとマイクロ流体容器を集積化したデバイスによる一分子酵素活性の観測

使用集成电化学传感器阵列和微流体容器的装置观察单分子酶活性

基本信息

批准号：
06F06801
负责人：
藤田博 (2007)
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06F06801/
关键词：
ISFET 薄膜カルシウム

项目摘要

培養細胞の状態を計測するために、マクロスケールの培養液中の物質を採取する方法では、十分短い時間間隔で長時間にわたるデータを取ることは不可能である。このため、マイクロ流体容器の中で少数の細胞を培養し、そこにバイオ化学センサを集積化することで、細胞が放出・吸収する物質を連続的かつ高感度で分析する必要がある。本研究では、バイオ実験に適した化学センサとして電気化学センサを選定し、細胞の活動に重要なカルシウムイオン濃度の選択的な測定を目指した。ここでは膵島のベータ細胞(インシュリン分泌細胞)の活動に伴うカルシウム濃度変化の検出を目脂し、東京大学生産技術研究所藤井輝夫研究室のメンバーと共同で、マイクロマシン技術と半導体技術による電気化学センサの製作とその評価を行った。電気化学センサとして、イオン感受性電界効果トランジスター(ISFET)に着目し、半導体集積回路技術を用いたISFETアレイチップの作製を試みた。20x20のISFETのアレイを4組搭載し、各々のセンサを選択して読み出す回路を含めたチップを共同研究者と一緒に設計した。東大に付属する高密度集積回路設計教育センター(VDEC)のCMOS集積回路試作サービスを利用してチップを製作した。ISFETの感応膜を付加してセンサとして使用できるように、完成したチップに後処理を行うプロセスを考案した。現在までに、ISFETトランジスターが滴下したイオンを含む水(水道水)に反応すること、アレイ中の個別トランジスターを選択して読み出すことが可能なことを確認した。

为了测量培养细胞的状态，不可能在足够短的时间间隔内长时间收集数据。因此，有必要在微流体容器中培养少数细胞，并将其中的生化传感器整合到连续且高度敏感地分析细胞释放和吸收的物质。在这项研究中，将电化学传感器选择为适合生物体验的化学传感器，并旨在选择性测量钙离子浓度，这对于细胞活性很重要。在这里，我们检测到与胰岛胰岛中β细胞（胰岛素分泌细胞）的活性相关的钙浓度的变化，并与东京大学工业技术研究所的Fujii Teruo实验室成员合作，我们使用了微机械和半径技术制造并评估了电化学传感器。以对离子敏感的场效应晶体管（ISFET）作为电化学传感器，我们尝试使用半导体集成电路技术来制造ISFET阵列芯片。安装了四组20x20 ISFET阵列，并设计了一个由合作者设计的芯片，其中包括选择和读取每个传感器的电路。这些芯片是使用来自东京大学的高密度集成电路设计教育中心（VDEC）的CMOS集成电路原型服务制造的。设计了一个过程，可以对完成的芯片进行后处理，以便可以将ISFET的敏感膜用作传感器。迄今为止，已经证实，ISFET晶体管与含有滴水的水（自来水）的水反应，并且可以选择阵列中的单个晶体管并读出。