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生体内の情報伝達機構に直接アクセス可能な人工シナプス作製技術
革新技術
Artificial Synapse for Direct Information Exchange with a Living Organism
生体情報通信を実現するナノバイオデバイス
R－5
Nano-biodevice for Biological Information and Communication
脳などの生体内における情報伝達メカニズムを利用した、生体内の神経と直接アクセス可能なシナプス型のナノバイオデバイスを構築しま
す。単一細胞・タンパク分子レベルの環境制御をすることにより、分子レベルにおける神経情報伝達機構の解明をめざします。基礎研究
分野だけではなく、生体親和性の高いインタフェースとして医療分野への活用なども期待されます。
前シナプス
チャネルタンパク質
特
人工シナプスの実現
神経シナプス
目標：
人工シナプスを介した生体情報
伝達機構への直接アクセス
前シナプス
Si
ナノピラー
人工生体膜
チャネルタンパク質
電極
生体情報
（ストレス、機能障害など）
病因解明
創薬スクリーニング
後シナプス
人工シナプス
タンパク質の機能計測と制御
人工細胞環境の構築（後シナプスに相当）
要素技術
シリコン微細構造による神経成長制御
ナノピラー上に成長する神経細胞
タンパク質
徴
■ 半導体基板上に人工細胞環境を構築し、膜タンパク質の機能
で動作するデバイスを実現（後シナプス）
■ 基板上のナノ構造上への選択的な神経細胞成長を利用した神
経細胞のパターニングに成功（前シナプス）
■ 上記２つの技術の融合により、これまでのように細胞をブラッ
クボックスとして扱うのではなく、分子レベルのタンパク質機能
計測が可能
■ 生体親和性の高い、身体に優しいインタフェースへの基礎技
術
利用シーン
■ 分子レベルにおける神経伝達機構の解明
ナノピラー
■ 超高感度な化学・バイオセンサーとしての利用
神経細胞
デバイス動作の例（チャネルタンパク質によるCa2+イオン輸送）
ナノピラーなし
細胞体
■ 生体情報の取得に基づく、個々の人に適したテーラーメイド医
療の提供
神経突起
ナノピラー
人工生体膜
・ 本研究の一部は，オックスフォード大学との共同研究として実施しています。
■ ハイスループットな創薬スクリーニング手法の提供
■ 神経のシナプス異常によって生じる疾患（アルツハイマー病や
筋委縮性側索硬化症（ＡＬＳ）など）のメカニズム解明や治療法
開発
〈問い合わせ先〉[email protected]
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