単一細胞の生理反応をプローブとしたインテリジェント・マイクロセンサーの開発

开发探测单细胞生理反应的智能微传感器

• 批准号: 09875070
• 负责人: 荒木 勉
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09875070/
• 关键词: 細胞センサー; 顕微分光; 画像処理; 細胞画像; 酵素活性; 環境計測; マイクロセンサー; 光計測; 細胞応用センサー; 顕微蛍光; 局所環境モニタリング

細胞の環境関知能力を利用し、工学的手法によってその情報を収集・処理する生物マイクロセンサーの開発を目的としている。はじめにセンサー細胞として、遊泳能力があるゾウリ虫を用いた。細胞のミトコンドリアを電荷依存性の蛍光色素(ローダミン123:RH)で染色し、励起光を照射して蛍光を顕微鏡下で検出した。ミトコンドリアの膜電位が上昇するとRHは細胞内に多く取り込まれて、蛍光強度が増加する。また環境変化に応じて遊泳パターンを変化させる。細胞のばらつきがあるため、複数個の細胞の平均値を求めて評価した。環境因子として、酵母菌懸濁液中のpH、重金属、酸素濃度を変化させた。それにしたがって蛍光強度の増減が見られた。また、遊泳状態は特有のパターンを示した。ゾウリ虫について遊泳速度変化と蛍光強度変化を組み合わせた指標を作ると重金属の種類を区別できることがわかった。次に酵母菌をセンサー細胞として用い、環境中の重金属などの定量が可能かどうかを検証した。その結果酸素濃度と蛍光強度とのあいだに比例関係があることがわかった。さらに懸濁液中に水銀イオン、カドミウムイオンを加えた。これら金属イオンの存在によって蛍光が低下し、その度合いはイオン濃度が10μMから1mMの範囲で、濃度に比例することがわかった。酵母菌の直径は約5μmであり、ミクロな酸素濃度センサーが実現できたことになる。最後に顕微吸光スペクトル分析装置を試作して、酵素染色されたゾウリ虫の細胞内酵素活性分布を求めた。細胞内で酵素活性が分布する様子がとらえられた。これまで溶液で論じられていた酵素反応速度定数が、細胞を用いた生体反応系でも求まることを示した。これは細胞センサーを定量分析へ用いるための基礎となる。

The environmental awareness of cells can be utilized, and engineering methods can be used to collect and process information for the development of biological systems. The ability to swim is not easy. The charge-dependent pigment (RH) of the cell is detected under a microscope when it is irradiated with light. The membrane potential of the cell is increased, and the light intensity is increased. The environment is changing. The swimming pool is changing. The average value of a plurality of cells is evaluated. Environmental factors such as pH, heavy metals and acid concentrations in yeast suspensions change. The intensity of the light is decreasing. The swimming condition is unique to the swimming condition. The change of swimming speed and the change of light intensity are the indicators of heavy metals. Second, yeast is used in cell culture, and the quantification of heavy metals in the environment is possible. As a result, the acid concentration and light intensity are proportional. The mercury in the suspension was added to the solution. The presence of these metals in the medium is low, and the concentration of these metals in the medium is low. The diameter of yeast is about 5μm, and the concentration of vitamin C is about 5 μ m. Finally, the micro-absorbance analyzer was tested, and the enzyme staining was used to determine the intracellular enzyme activity distribution of the insect. The enzyme activity in the cell is distributed. The enzyme reaction rate of the solution is determined by the enzyme reaction rate of the cell and the enzyme reaction rate of the cell. The basic analysis of cell phone

项目成果

K.Chikamori, T.Araki, and K.Sato: "Phosphohydrolytic activity in Paramecium Caudatum at neutral bH" Acta Histochemica. 100巻. 395-408 (1998)

K.Chikamori、T.Araki 和 K.Sato：“草履虫在中性 bH 下的磷酸水解活性”《组织化学学报》100. 395-408 (1998)。

K.Chikamori, T.Araki, and K.Sato: "The separation of two reduction products of initroblue tetrazolium(nitro BT)in paramecium Caudatum using a microphotometric image analysis system" Acta Histochemica et Cytochemica. 31巻・3号. 185-192 (1998)

K.Chikamori、T.Araki 和 K.Sato：“使用显微光度图像分析系统分离草履虫尾部硝基蓝四唑（硝基 BT）的两种还原产物”《组织化学与细胞化学学报》第 31 卷，第 3 期。185- 192（1998）