酸素濃度制御型マイクロセンサによる単一細胞のグルコース消費量解析

使用氧浓度控制微传感器进行单细胞葡萄糖消耗分析

• 批准号: 21655064
• 负责人: 安川 智之
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: University of Hyogo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21655064/
• 关键词: マイクロセンサ; 電気化学顕微鏡; グルコース; 単一細胞計測; デュアル電極; 酵素サイクリング

本研究の目的は,近傍の酸素濃度を制御可能なマイクロ酵素センサを開発するとともに,そのセンサをプローブとして搭載した電気化学顕微鏡(SECM)による単一筋管細胞(C2C12)の拍動時におけるグルコース消費量計測にある.酸素選択的透過膜であるポリジメチルシロキサン(PDMS)を被覆したマイクロ電極にグルコース酸化酵素(GO_x)を修飾し,酸素濃度計測型のマイクログルコースセンサーを作製した.このセンサーのグルコース応答領域は,10μMから数mMレベルであり,細胞培養液中のグルコース(5-25mM)の計測が困難であった.そこで,マイクロ電極を金電極近傍に設置し,金電極によってGO_xの基質である酸素を水の電解反応を利用して供給した.すると,数十mMレベルの高濃度領域を計測できた.さらに,ポリイオンコンプレックス法を用いて酵素を電極表面に導入したところ,100mMの高濃度グルコースを計測できる可能性を示した.これまで,この濃度領域を希釈操作なしで計測した例はなく,極めて重要な手法の開発に至った.また,電極表面にGO_xとグルコース脱水素酵素(GDH)を同時に固定化した電極では,基質であるグルコースが酵素間レドックスサイクリングを起こし,サブμMレベルの高感度計測が可能であることを示した.これにより,1つの電極で6桁の濃度領域を計測可能なセンサーを開発した.単一筋管細胞にマイクロ電極を近接させ,細胞の拍動時時おける酸素消費を計測した.細胞に電圧パルスを印加した際の酸素還元電流を計測したところ,パルス印加に同期してノンファラディックなスパイク状の応答を与えた.パルス印加停止後の酸素還元電流は,印加前と比較して減少しており,細胞が拍動現象により酸素を消費することが明らかになった.また,細胞培養基板上に細胞の吸着を抑制する効果のあるポリエチレングリコールパターンを作製し,細胞のラインパターンを得ることができた.この細胞ラインを対象に,1個の筋管細胞の代謝活性評価を行った.

The purpose of this study was to measure the activity of single muscle cells (C2C12) using electrochemical-electron microscopy (SECM). The acid selective transmission film is coated with PDMS, and the acid concentration measurement type is modified with GO_x. The cell culture medium was difficult to measure at 10 μM or several mM, and at 5-25mM in cell culture medium. The gold electrode is arranged near the gold electrode, and the gold electrode is arranged near the substrate of GO_x, and the acid and water are supplied by electrolysis reaction. In this case, tens of mM of the high concentration of the field can be measured. In addition, the possibility of measuring high concentrations of 100mM enzyme by introducing enzyme into the electrode surface was demonstrated. This concentration field is expected to be operated on, measured, and developed in a very important way. In addition, GO_x and GDH were immobilized simultaneously on the electrode surface and on the substrate. In this case, 1 electrode and 6 concentration fields can be measured without delay. The cells in a single muscle tube are placed in close proximity to the electrodes, and the acid consumption of the cells is measured at the time of the cell's beat. Cell Voltage Measurement and Cell Current Measurement After the start of the process, the acid-reducing current decreases, and the cell beats. In addition, the adsorption of cells on the cell culture plate was inhibited. The metabolic activity of 1 tendon cell was evaluated.

项目成果

Development of rapid immunosensing based on negative dielectrophotic manipulation of maicroparticles

基于负介电微粒操作的快速免疫传感的发展

• 发表时间: 2011
• 作者: T.Murata;et al;本池広承・大須賀秀次・木村恵一・坂本英文;日夏雅子・大須賀秀次・西出洋祐・宇澤秀俊・秋元郁子・神野賢一・坂本英文;安川智之;西嶋健太・大須賀秀次・串尚樹・黒川篤・田中一郎・坂本英文;乾靖隆・大須賀秀次・田中健一・坂本英文;安川智之;安川智之;鷺島朋己・大須賀秀次・黒川篤・田中一郎・坂本英文;安川智之
• 通讯作者: 安川智之

誘電泳動による微粒子集積化を応用した迅速な免疫測定法の開発

介电泳微粒积聚快速免疫分析方法的开发

• 发表时间: 2010
• 作者: 安川智之;ら
• 通讯作者: ら

誘電泳動による微粒子集積と電気化学変換濃縮を組み合わせた迅速で高感度な免疫センシング

使用介电泳和电化学转换浓缩结合微粒积累的快速、高灵敏度的免疫传感

• 发表时间: 2010
• 作者: 安川智之;ら;安川智之
• 通讯作者: 安川智之

負の誘電泳動による微粒子操作技術の迅速な免疫測定への応用

负介电泳微粒操作技术在免疫分析中的快速应用

• 发表时间: 2010
• 作者: 安川智之;ら;安川智之;安川智之;安川智之;安川智之
• 通讯作者: 安川智之

Cisplatin-based DNA sensing with enhanced current response.

• DOI: 10.1039/b906734e
• 发表时间: 2009-09
• 期刊: The Analyst
• 作者: Y. Yoshimoto;T. Yasukawa;F. Mizutani