表面ナノ改質技術を基盤とした人工神経細胞回路チップの開発とその創薬応用

基于表面纳米修饰技术的人工神经元电路芯片的研制及其药物发现应用

• 批准号: 10J00294
• 负责人: 山本 英明
• 金额: $ 4.8万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J00294/
• 关键词: 培養神経細胞; ナノ/マイクロ加工; 表面改質; バイオインターフェース; カルシウムイメージング; 自発的神経活動; 光触媒; 酸化チタン; 神経細胞; フェムト秒レーザー; ナノ加工; 自己組織化単分子膜; キネシン; 神経極性; 軸索誘導; ナノバイオ工学; 神経回路

中枢神経系の複雑な神経回路網のモデルとなる神経細胞回路を培養系で自在に構築し、そのダイナミクスを評価するための方法論を確立するために、以下の研究課題に取り組んだ。(1)マイクロパターン基板上の微小神経回路における自発的神経活動の解析:マイクロパターン基板上の微小培養神経回路の自発的な活動をカルシウムイメージングによって計測することに成功した。寸法の異なるパターン上の神経回路の活動を比較したところ、神経回路の大きさが増加するとともに自発的バースト活動の頻度が増加することが分かった。また、たかだか十数個の細胞からなる神経回路でも自発活動が発生することを確認することができた。これは、従来考えられていたよりもはるかに少ない数の素子数からなる神経回路であっても、cell assemblyとしての機能を持ちうることを示唆している。(2)酸化チタンの光触媒作用を用いた有機シラン単分子膜の液中分解法の開発:細胞培養環境下で基板表面の細胞接着性を改変できる局所表面改質法は、異種細胞間の相互作用解析や局所神経回路の構築のための細胞操作の自由度を向上させる。本年度は、酸化チタンの光触媒作用を用いて培養液中で有機単分子膜表面(オクタデシルシラン単分子膜)を分解除去できること、それにより基板表面の細胞親和性を局所的に改質できることを、がん細胞株を用いて実証した。改質には、蛍光顕微鏡水銀ランプのUV光、もしくは375nm UVレーザーを用いた。本手法の神経細胞系への適応も進めている。

The central nervous system's complex neural circuit network and the central nervous system's neuronal cell circuit culture system are freely constructed and constructed.のダイナミクスを Commentary 価するための Methodology を Establishment するために, the following research topics に take り group んだ. (1) Analysis of the micro-circuit activity of the micro-circuit circuit on the machining circuit board: machining base The self-cultivation activity of micro-cultivation of the divine circuit on the board has been successfully completed. Cunfa's different activities and comparisons, Kamei Loop's big activitiesさが Increase the frequency of するとともに自発’s バースト activities が Increase and add することが分かった.また, たかだかtens of cells からなる神経circuit でも自発activitiesが発生することをconfirm することができた. The cell The function of assembly is the same as that of assembly. (2) Development of acidified photocatalyst using the in-liquid decomposition method of organic polymer membranes: Cell adhesion on the substrate surface in a cell culture environment The method of modifying the local surface modification method, the analysis of the interaction between heterogeneous cells, the construction of local circuits, and the degree of freedom of cell operation are improved. This year, the acidified photocatalyst was used to decompose the surface of the organic single molecular membrane (オクタデシルシランsimple molecular membrane) in the culture solution. To remove the cell affinity of the cells on the surface of the substrate, the modified cells of the cell lines, such as the cell lines and the cell lines, are certified. Modified には, 荍光桕micromirror mercury ランプのUV light, もしくは 375nm UV レーザーを use いた. This technique is based on the use of the God's cell line.

项目成果

Surface nano/micro-modification techniques for designing neuronal networks in vitro

用于体外设计神经元网络的表面纳米/微米修饰技术

• 发表时间: 2012
• 作者: H.Yamamoto;T.Demura;M.Morita;T.Tanii;S.Nakamura
• 通讯作者: S.Nakamura

人工神経細胞回路の構築のための表面ナノ/マイクロ改質技術

构建人工神经元电路的表面纳米/微米修饰技术

• 发表时间: 2012
• 作者: 山本英明;谷井孝至;中村俊
• 通讯作者: 中村俊

液中レーザープロセスによる細胞培養環境場での神経突起誘導

使用水下激光工艺在细胞培养环境中引导神经突

• 发表时间: 2011
• 作者: 山本英明;岡野和宣;谷井孝至;出村崇徳;細川陽一郎;中村俊
• 通讯作者: 中村俊

酸化チタンの光触媒作用を用いた液中神経突起誘導

利用二氧化钛光催化作用诱导浸没神经突

• 发表时间: 2011
• 作者: 出村崇徳;一澤晃太;山本英明;中村俊;谷井孝至
• 通讯作者: 谷井孝至

有機シラン自己組織化単分子膜上での初代培養神経細胞のパターニング

有机硅烷自组装单层上原代培养神经元的图案化

• 发表时间: 2010
• 作者: 山本英明;谷井孝至;中村俊
• 通讯作者: 中村俊