有機単分子膜とナノ加工技術を用いた神経細胞軸索の高精度誘導技術の開発

利用有机单层和纳米加工技术开发神经细胞轴突高精度引导技术

• 批准号: 07J00913
• 负责人: 山本 英明
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J00913/
• 关键词: 神経細胞; 自己組織化単分子膜; 電子線リソグラフィ; ナノバイオ工学; 神経ネットワーク; PC12細胞; 電子線リングラフィー; カルシウムイメージング; Fluo-4; ナノバイオ; 電子線リソグラフィー; 半導体ナノ加工

【目的】細胞親和性が局所的に改質された基板上で神経細胞を培養すると、細胞は親和性の高い領域に選択的に接着し、神経突起を伸長させる。本研究ではこの特性を応用し、単一細胞レベルで制御された入出力接続を有する小さな神経回路を、数個の神経細胞を構成要素として再構築するための、ナノ改質基板の開発を行った。【ナノ改質基板上でのPC12細胞の培養】電子線リソグラフィを用いて、アミノ基末端単分子膜(接着促進領域)およびメチル基末端単分子膜(接着阻害領域)をガラス基板上にパターニングした。アミノ基末端単分子膜は、APTES(aminopropyltriethoxysilane)を前駆体分子として成膜した。細胞培養実験には、神経細胞のモデル細胞として、PC12細胞を用いた。細胞播種条件を整えたのちにナノ改質基板上でPC12細胞を培養したところ、正方形のアミノ基末端単分子膜パターン上に単一のPC12細胞が接着し、またそこから延びる直線パターン上に神経突起を伸長させている様子が確認できた。【ナノ改質基板上での初代培養神経細胞の培養】続いて、初代培養神経細胞を配列固定するための実験に着手した。神経細胞は胎生9-10日のニワトリ胚の前脳から採取した。APTES上に神経細胞を培養したところ、神経細胞はPC12細胞に比べて接着能力が低く、その上に神経細胞は接着しないことが分かった。そこで、APTESに比べて1分子あたりのアミノ基数が多いDETA(diethylenetriamine)上への神経細胞の接着性を評価し、神経細胞はDETA単分子膜上に非常に強く接着するとこ、そしてDETA単分子膜上で培養を一週間以上に渡って安定に継続できることを確認した。また、DETA/ODSナノ改質基板上に神経細胞を配列固定するための培養条件もほぼ確立した。

【 objective 】 cell affinity が bureau of に modification さ れ た substrate で god 経 cell を culture す る と, cell は affinity の high い field に sentaku に し then, god 経 protuberant を elongation さ せ る. This study で は こ の features を 応 し, a cell レ 単 ベ ル で suppression さ れ た into the output connect 続 を have す る small さ な god を 経 circuit, several の 経 cell を components と し て to construct す る た め の, ナ ノ modified substrate の open 発 を line っ た. 【 ナ ノ modified substrate で の PC12 cell の culture 】 electronic line リ ソ グ ラ フ ィ を with い て, ア ミ ノ base end 単 molecular membrane () and then promote the field お よ び メ チ ル base end 単 molecular membrane () and resistance against field を ガ ラ ス substrate に パ タ ー ニ ン グ し た. ア ミ ノ base end 単 molecular membrane は, APTES (aminopropyltriethoxysilane) before を 駆 body molecular と し て film-forming し た. Cell culture experiments: に モデ, Shinto cells: モデ, cells: と て, PC12 cells: を for た た. Cell seeding condition を whole え た の ち に ナ ノ modified substrate で PC12 cell を culture し た と こ ろ, square の ア ミ ノ base end 単 molecular membrane パ タ ー ン on に 単 a の が PC12 cells then し, ま た そ こ か ら delay び る linear パ タ ー ン に god 経 protuberant を elongation さ せ て い る others child が confirm で き た. 【 ナ ノ modified substrate で の early training resting to restore energy 経 cell の culture 】 続 い て, early training resting to restore energy 経 cells を match column fixed す る た め の be 験 に to し た. Neurogenic cells ニワトリ 9-10 days after viviparous birth ニワトリ embryo ニワトリ pre-embryonic 脳 ら take <s:1> た. APTES に 経 cell を culture god し た と こ ろ, god 経 cell は に PC12 cells than べ て then ability low が く, そ の に は 経 cells then god し な い こ と が points か っ た. そ こ で, APTES に than べ て 1 molecular あ た り の ア ミ ノ base が い more DETA, diethylenetriamine へ の 経 cell の then god を review 価 し, god 経 cell は DETA 単 molecular membrane に very strong に く then す る と こ, そ し て DETA 単 molecular membrane で cultivate を crossing more than a week between に っ て An an に継続で る る とを とを confirm た. Youdaoplaceholder0 and DETA/ODSナノ modified substrates are used for the を arrangement and fixation of に neurotic cells するため. <s:1> culture conditions are established by ほぼ ほぼ and た.

项目成果

分子動力学法によるGeO_2/Ge界面のモデリング～SiO_2/Siとの違い～

使用分子动力学方法模拟GeO_2/Ge界面〜与SiO_2/Si的差异〜

• 发表时间: 2009
• 作者: Yoshio Ohshita;Atsushi Ogura;他;小笠原正道;渡邉孝信
• 通讯作者: 渡邉孝信

Interface structure of an organosilane monolayer/SiO_2 substrate; a grand canonical Monte Carlo simulation study

有机硅烷单层/SiO_2基底的界面结构；

• 发表时间: 2007
• 作者: Hideaki Yamamoto;et. al.
• 通讯作者: et. al.

Large-Scale Modeling of GeO_2/Ge and SiO_2/Si Interface Structures.

GeO_2/Ge 和 SiO_2/Si 界面结构的大规模建模。

• 发表时间: 2009
• 作者: T.Onda;H.Yamamoto;R.Tosaka;T.Watanabe
• 通讯作者: T.Watanabe

リボソーム構成タンパク質L2のシリカ基板への吸着シミュレーション

模拟核糖体蛋白 L2 在二氧化硅基质上的吸附

• 发表时间: 2009
• 作者: 登坂亮;山本英明;大泊巌;渡邉孝信
• 通讯作者: 渡邉孝信

In-plane X-ray diffraction profiles from organosilane monolayer/SiO2 models

有机硅烷单层/SiO2 模型的面内 X 射线衍射图

• 发表时间: 2008
• 期刊: Applied Physics Express 1
• 作者: H. Yamamoto;T. Watanabe;I. Ohdomari
• 通讯作者: I. Ohdomari