脳機能解明に向けたシグナル伝達の多項目同時イメージング法の開発

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脳に関する情報伝達や記憶といった機能や神経変性疾患の理解は、光学的手法や機能的核磁気 共鳴画像法などの分析技術の発達により確実に深まっている。一方で、これらの分析手法は定 量性が乏しいことや、単項目解析であることが課題であった。そこで、定量性を有し、多項目同時解析可能な新規電気化学イメージングセンサを開発する。具体的には、これまでに開発した集積回路を利用した電気化学デバイスを基板として、集積回路への多項目計測システムの導入、種々の神経伝達物質の選択的検出、活動電位の高感度検出を目指す。これらにより、神経伝達物質の選択的検出および活動電位の高感度検出を可能とする 新規電気化学センサの開発を目指した。1年目および2年目では複数の神経伝達物質を同時に評価できる電気化学イメージングデバイスの開発に着手してきた。このデバイスでは、選択的に電極に酵素を導入した電極を作成することで、ドーパミンおよびグルタミン酸の同時検出に成功している。最終年度になる3年目では、これまでに作成してきた新規電化学デバイスの神経伝達物質の検出感度をさらに高感度化するために、シグナル増幅機構および神経伝達物質の選択的検出能を有する電気化学イメージングデバイスの設計、シミュレーションそして作成を行った。作成した新規電気化学イメージングデバイスその結果、2から3倍近く神経伝達物質の検出感度の向上を確認した。また、シミュレーション結果とも一致しており、設計通りのデバイス作成に成功したと言える。本デバイスを用いて神経様細胞塊を評価し、リアルタイムで神経様細胞塊から放出される神経伝達物質の検出に成功した。これらの成果をまとめ、現在学会発表や国際誌への投稿を行っている。