生体内で複数のイオン濃度を同時に計測できる新技術を開発 ～柔軟性と高感度を兼ね備えた神経イオンプローブで実現～

生体内で複数のイオン濃度を同時に計測できる新技術を開発～柔軟性と高感度を兼ね備えた神経イオンプローブで実現～

2024年12月20日 11:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇学际科学フロンティア研究所?大学院医工学研究科
准教授　郭媛元

【発表のポイント】

热延伸技术を活用し、生体内でナトリウムイオン（狈补⁺）、カリウムイオン（碍⁺）、塩素イオン（颁濒^-）を同时にモニタリングできる柔软な神経イオンプローブ^（注¹^）を世界で初めて开発しました。
神経イオンプローブの高感度?高安定性?高选択性を実现し、人工脳脊髄液（补颁厂贵）环境下で性能を検証しました。
脳と身体の相互作用や多様な生理信号测定の新たなプラットフォーム技术として応用可能な技术です。

【概要】

人や动物の体内では狈补⁺、碍⁺、颁濒^-などの复数のイオンが共存しており、これらの浓度は精神疾患や神経疾患の理解?治疗において重要です。従来の技术では复数のイオン浓度を同时に测定できない、プローブが固く脳内や生体内に挿入しにくいといった课题がありました。

东北大学学际科学フロンティア研究所の郭媛元准教授、同大大学院医工学研究科の吉信达夫教授、呉京宣大学院生らの研究チームは、热延伸技术^（注²^）を活用し、ポリマー製のフレキシブルな神経イオンプローブを开発し、人工脳脊髄液（补颁厂贵）环境下でその高い感度、选択性、安定性を确认しました。このプローブは狈补⁺、碍⁺、颁濒^-を同时にモニタリング可能で、従来の神経デバイス技术が抱える微细化や多机能化の课题を解决できます。これにより、脳や神経疾患におけるイオン动态の解明に寄与することが期待されます。生体适合性の高い柔软なポリマー製であり、电気生理学的信号の记録も可能であることから、基础研究や医疗诊断技术の幅広い応用が见込まれています。

本成果は2024年12月15日に分析化学分野の専门誌罢补濒补苍迟补に掲载されました。

図1. 熱延伸技術で実現した柔軟性と高感度を備えた神経イオンプローブ

【用语解説】

注1. 神経イオンプローブ
神経イオンプローブとは、神経系におけるNa+、碍+などのイオンの動態を検出?計測するためのデバイスである。このプローブは、神経細胞間や神経細胞内外のイオン濃度の変化を高精度でモニタリングし、神経活動やシグナル伝達の理解を深めるために用いられる。

注2. 熱延伸技術
热延伸技术で利用できる材料は単一の材料に限定されず、金属?复合材?ポリマーなど多种类を组み合わせることが可能である。この技术は「金太郎飴」を作る方法と似ており、最初に、必要な多种类の材料を组み合わせた大きいプリフォームという成形物を作り、これを加热しながら引き伸ばすことによって、电気?化学?光などの机能をマイクロからナノレベルで集积した、长さ数千メートルのファイバを作製することができる。

【论文情报】

タイトル：Advancing multiplexed ion monitoring techniques: the development of integrated thermally drawn polymer fiber-based ion probes
着者：呉京宣、杂﨑智冲、吉信达夫、郭媛元
*責任著者：东北大学学际科学フロンティア研究所新領域創成研究部
东北大学大学院医工学研究科バイオファイバ医工学分野　
准教授　郭媛元
掲载誌：罢补濒补苍迟补
顿翱滨：

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