アレイ化ナノ針電極とマイクロ流路の集積化素子による培養神経細胞内部の活動電位測定

使用阵列纳米针电极和集成微通道元件测量培养神经元内的动作电位

• 批准号: 18710118
• 负责人: TIXIER-MITA Agne
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 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-18710118/
• 关键词: バイオMEMS; 細胞内活動電位; シリコンナノ針; アレイ電極; 光透過電極

本研究では、MEMS技術を発展させたナノ立体加工によって150nm程度の直径の針電極をVLSIチップの各所に作り、その上に培養したニューロンの細胞膜に貫通して挿入することで、細胞内の電位を多点で同時に測定することを目的とする。特に、研究代表者の有するMEMS要素技術を統合し、人工的なネットワークを構成する多数の神経細胞について、その個別活動状態を測定した上で、ニューロン間の相互作用を明らかにすることを目標とする。本研究は、直径150nm程度のナノ針電極を金属配線と集積化するプロセスを要素技術としており、最終的にはこれをVLSIと融合し、複雑な電極配置上で、複数の細胞部位における活動電位計測を得、ニューロン間の相互作用を明らかにする。VLSIへの融合は、ナノ針電極の配置やプロセス条件など多くの検討が必要であると考えるため、VLSI融合を念頭においた基礎条件の検討と、システムの基礎部品の設計試作を行った。本年度は、(1)培養細胞の観察を容易化するLSI基板ならびに(2)細胞内活動電位の選択的読み出しLSI回路の検討設計ならびに試作を行った。観察容易化LSI基板として、検討の結果、本プロジェクトとは独立して研究が進められていた「LSI基板材質変更法」による透明基板技術を採用することが有望であるとの結論に達した。同LSI基板材質変更法に用いるSOI(Silicon on Insulator) LSIならびに、電位の読み出しを行うマトリックススイッチLSIの設計を行い東京大学大規模集積システム設計教育研究センター(VDEC)を通じて試作した。チップ到着に前後してで研究代表者本人が第一子出産ならびに受給資格の喪失(フランス科学技術センタCNRSーの任期切れ)となり科研費としては1月31日で終了したが、研究自体は引き続き着実に進行中である。

This study aims to develop MEMS technology and to measure the potential of cells at multiple points simultaneously by using VLSI electrodes with diameters of about 150nm. Special research representatives have integrated MEMS technology, artificial production, and measurement of individual activity states. In this study, the metal wiring of needle electrodes with diameters of about 150nm, the integration of elements, the final integration of VLSI electrodes, the measurement of activity potentials of multiple cell sites, and the interaction between them were investigated. VLSI fusion, needle electrode configuration, multi-mode design, necessary design, VLSI fusion, basic design, test design. This year,(1) LSI substrate design for ease of detection of cultured cells and (2) LSI circuit design for selection of intracellular activity potentials were tested. The results of investigation and study on LSI substrate with ease of inspection and independent research are expected to reach the conclusion that the adoption of transparent substrate technology is expected. The design of SOI(Silicon on Insulator) LSI with the same substrate material change method was carried out by the University of Tokyo Large Scale Integration System Design Education Research Center (VDEC). The research representative himself lost his qualification to be the first person to produce and receive the research fee on January 31, 2011.