Electron-beam induced single molecular manipulation and nano processing of living cell in aqueous solution

电子束诱导水溶液中活细胞的单分子操纵和纳米加工

• 批准号: 23680052
• 负责人: HOSHINO Takayuki
• 金额: $ 16.14万
• 依托单位: The University of Tokyo (2012)Tokyo University of Agriculture and Technology (2011)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23680052/
• 关键词: 生体情報・計測; 電子線描画; 1分子計測; 電子線励起反応; バーチャルリアリティ; 分子環境ディスプレイ; リアルタイム観察; ライブセルイメージ; 細胞膜; ナノ構造造形; 導電性高分子; 1分子加工; 細胞工学; マルチスケール生物学; 電子線; ナノバイオテクノロジー

Our study reports a new method of in situ EB lithography in a non-vacuum liquid environment for a complete living cell; in the future, this research could lead to nano-surgery by molecular mechanics on a cell membrane. We expect this first demonstration of in situ nano processing and cellular nano stimulation can be utilized for real time analysis of changes in membrane protein dynamics. Our nano processing on a culturing living cell using an EB-induced reaction could directly manipulate the molecular physical dynamic function and chemical property of the environment. Moreover, theoretically, the EB had less than a nanometer scale wavelength, and the electron range in water was also 10s nm. Therefore this method can provide new approaches for in situ molecular level dynamics manipulation on membrane dynamics-related disorders, for example cancer metastasis, and repairing and regenerating neurons after injury; by combining it with single molecule imaging it can be used to understand how spatio-temporal dynamics affects their mechanisms.

本研究报告了一种在非真空液体环境下对完整活细胞进行原位EB光刻的新方法；在未来，这项研究可能会导致在细胞膜上的分子力学纳米手术。我们期望这一原位纳米加工和细胞纳米刺激的首次演示可以用于实时分析膜蛋白动力学的变化。我们利用eb诱导反应对培养的活细胞进行纳米处理，可以直接操纵环境的分子物理动态功能和化学性质。此外，理论上，EB的波长小于1纳米，在水中的电子范围也在10s nm，因此，该方法可以为原位分子水平动力学操作膜动力学相关疾病，如肿瘤转移、损伤后神经元的修复和再生提供新的途径；通过将其与单分子成像相结合，可以用来了解时空动力学如何影响它们的机制。

项目成果

水溶液中の電子線励起堆積およびアブレーションによる生細胞への電子線直接描画(第3報)電子線励起反応のリアルタイム観察と制御

通过水溶液中电子束激发沉积和烧蚀在活细胞上直接电子束写入（第三次报告）电子束激发反应的实时观察和控制

• 发表时间: 2013
• 作者: Yasuhiro Maeda;Akira Matsumoto;Yoshiko Miura;Yuji Miyahara;Takahashi H;星野隆行,満渕邦彦
• 通讯作者: 星野隆行,満渕邦彦

バーチャル分子リアリティをつくる～電子線照射による細胞膜上のリアルタイムナノ加工～

创建虚拟分子现实 ~ 使用电子束照射对细胞膜进行实时纳米加工 ~

• 发表时间: 2013
• 作者: N Nagai;H Kaji;H Onami;Y Katsukura;Y Ishikawa;ZK Nezhad;K Sampei;S Iwata;S Ito;M Nishizawa;T Nakazawa;N Osumi;Y Mashima;T Abe;星野隆行
• 通讯作者: 星野隆行

Electron-Beam Direct Processing on Living Cell Membrane Toward Ultra High-speed Molecular Manipulation

电子束直接处理活细胞膜以实现超高速分子操纵

• 发表时间: 2011
• 作者: 星野隆行;森島圭祐
• 通讯作者: 森島圭祐

Contracting cardiomyocytes in hydrophobic room-temperature ionic liquid

疏水性室温离子液体中心肌细胞的收缩

• DOI: 10.1016/j.bbrc.2012.09.068
• 发表时间: 2012
• 期刊: Biochem. Biophys. Res. Commun
• 作者: T. Hoshino;K. Fujita;A. Higashi;K. Sakiyama;H. Ohno;and K. Morishima
• 通讯作者: and K. Morishima

細胞に「機能を描く」-電子線走査によるバーチャル分子システムの可能性-

细胞中的“绘图功能” - 使用电子束扫描的虚拟分子系统的可能性 -

• 发表时间: 2012
• 作者: T Abe;Y Tokita-Ishikawa;H Onami;Y Katsukura;H Kaji;M Nishizawa;N Nagai;Takahashi H;星野隆行
• 通讯作者: 星野隆行