TOHOKU UNIVERSITY Researchers

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Ayumi Hirano

Section

Research Institute of Electrical Communication

Job title

Professor

Degree

博士（理学）（東京大学）
修士（理学）（東京大学）

researchmap

https://researchmap.jp/ayumihiranoiwata

Research History 7

2016/10 - Present

東北大学材料科学高等研究所
2016/10 - Present

東北大学電気通信研究所
2008/04 -

東北大学大学院医工学研究科
2006/10 -

東北大学電気通信研究所
2003/09 -

National institute for Medical Research, UK
2000/04 -

日本大学文理学部
1998/11 -

日本学術振興会特別研究員（日本大学文理学部）

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Education 2

The University of Tokyo　Graduate School, Division of Chemistry

- 1998/03
The University of Tokyo　Faculty of Science

- 1993/03

Committee Memberships 19

応用物理学会　講演会担当理事

2023/03 - Present
日本表面真空学会　理事

2020/04 - Present
表面科学会ソフトナノテクノロジー部会　部会長

2017/05 - Present
JST　さきがけ、ＣＲＥＳＴ領域アドバイザー

2013/05 - Present
日本分析化学会東北支部　在仙幹事

2007/04 - Present
日本分析化学会東北支部　在仙幹事

2007/04 - Present
応用物理学会　Ｍ＆ＢＥ分科会常任幹事

2017/03 - 2019/03
表面科学会ソフトナノテクノロジー部会　副部会長

2013/05 - 2017/04
ISSS7(The 7th International Symposium on Surface Science)　プログラム委員副委員長

2012/12 - 2014/11
ISSS7(The 7th International Symposium on Surface Science)　プログラム委員副委員長

2012/12 - 2014/11
日本分析化学会　ぶんせき誌編集委員

2012/03 - 2013/03
応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会　幹事

2011/03 - 2013/03
応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会　幹事

2011/03 - 2013/03
日本分析化学会　東北支部会計幹事

2010/03 - 2012/03
日本分析化学会　東北支部会計幹事

2010/03 - 2012/03
日本分析化学会　第５９年会実行委員会計幹事

2010/03 - 2010/12
日本分析化学会　第５９年会実行委員会計幹事

2010/03 - 2010/12
日本分析化学会関東支部　幹事

2002/04 -
日本分析化学会関東支部　幹事

2002/04 -

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Professional Memberships 5

American Chemical Society
日本表面科学会
応用物理学会
日本化学会
日本分析化学会

Research Interests 3

神経情報伝達
ナノ構造
人工細胞膜

Research Areas 2

Nanotechnology/Materials / Analytical chemistry /
Natural sciences / Bio-, chemical, and soft-matter physics /

Awards 6

日本表面真空学会フェロー

2020/11
応用物理学会フェロー

2019/09
平成２７年度石田實記念財団研究奨励賞

2015/11/27　石田實記念財団
平成２７年度RIEC Award 東北大学研究者賞

2015/11/25　東北大学電気通信研究所
2014年度東北分析化学賞

2015/03　日本分析化学会東北支部
2005年度日本分析化学会奨励賞

2005/09　日本分析化学会

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Papers 159

Enhanced responses to inflammatory cytokine interleukin-6 in micropatterned networks of cultured cortical neurons Invited

Mamoru Sakaibara, Hideaki Yamamoto, Hakuba Murota, Nobuaki Monma, Shigeo Sato, Ayumi Hirano-Iwata

Biochemical and Biophysical Research Communications　2024/02

DOI： 10.1016/j.bbrc.2023.149379 　
Model-free idealization: Adaptive integrated approach for idealization of ion-channel currents Peer-reviewed

Madoka Sato, Masanori Hariyama, Maki Komiya, Kae Suzuki, Yuzuru Tozawa, Hideaki Yamamoto, Ayumi Hirano-Iwata

Biophysical Journal　122　(19)　3959-3975　2023/10
Publisher: Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.bpj.2023.08.019 　

ISSN： 0006-3495
Modular architecture facilitates noise-driven control of synchrony in neuronal networks Peer-reviewed

Hideaki Yamamoto, F. Paul Spitzner, Taiki Takemuro, Victor Buendía, Hakuba Murota, Carla Morante, Tomohiro Konno, Shigeo Sato, Ayumi Hirano-Iwata, Anna Levina, Viola Priesemann, Miguel A. Muñoz, Johannes Zierenberg, Jordi Soriano

Science Advances　9　(34)　2023/08/25
Publisher: American Association for the Advancement of Science (AAAS)
DOI： 10.1126/sciadv.ade1755 　

eISSN： 2375-2548

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High-level information processing in the mammalian cortex requires both segregated processing in specialized circuits and integration across multiple circuits. One possible way to implement these seemingly opposing demands is by flexibly switching between states with different levels of synchrony. However, the mechanisms behind the control of complex synchronization patterns in neuronal networks remain elusive. Here, we use precision neuroengineering to manipulate and stimulate networks of cortical neurons in vitro, in combination with an in silico model of spiking neurons and a mesoscopic model of stochastically coupled modules to show that (i) a modular architecture enhances the sensitivity of the network to noise delivered as external asynchronous stimulation and that (ii) the persistent depletion of synaptic resources in stimulated neurons is the underlying mechanism for this effect. Together, our results demonstrate that the inherent dynamical state in structured networks of excitable units is determined by both its modular architecture and the properties of the external inputs.
Biological neurons act as generalization filters in reservoir computing Peer-reviewed

Takuma Sumi, Hideaki Yamamoto, Yuichi Katori, Koki Ito, Satoshi Moriya, Tomohiro Konno, Shigeo Sato, Ayumi Hirano-Iwata

Proceedings of the National Academy of Sciences　120　(25)　2023/06/12
Publisher: Proceedings of the National Academy of Sciences
DOI： 10.1073/pnas.2217008120 　

ISSN： 0027-8424

eISSN： 1091-6490

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Reservoir computing is a machine learning paradigm that transforms the transient dynamics of high-dimensional nonlinear systems for processing time-series data. Although the paradigm was initially proposed to model information processing in the mammalian cortex, it remains unclear how the nonrandom network architecture, such as the modular architecture, in the cortex integrates with the biophysics of living neurons to characterize the function of biological neuronal networks (BNNs). Here, we used optogenetics and calcium imaging to record the multicellular responses of cultured BNNs and employed the reservoir computing framework to decode their computational capabilities. Micropatterned substrates were used to embed the modular architecture in the BNNs. We first show that the dynamics of modular BNNs in response to static inputs can be classified with a linear decoder and that the modularity of the BNNs positively correlates with the classification accuracy. We then used a timer task to verify that BNNs possess a short-term memory of several 100 ms and finally show that this property can be exploited for spoken digit classification. Interestingly, BNN-based reservoirs allow categorical learning, wherein a network trained on one dataset can be used to classify separate datasets of the same category. Such classification was not possible when the inputs were directly decoded by a linear decoder, suggesting that BNNs act as a generalization filter to improve reservoir computing performance. Our findings pave the way toward a mechanistic understanding of information representation within BNNs and build future expectations toward the realization of physical reservoir computing systems based on BNNs.
Microfluidic cell engineering on high-density microelectrode arrays for assessing structure-function relationships in living neuronal networks Peer-reviewed

Yuya Sato, Hideaki Yamamoto, Hideyuki Kato, Takashi Tanii, Shigeo Sato, Ayumi Hirano-Iwata

Frontiers in Neuroscience　16　2023/01/09
Publisher: Frontiers Media SA
DOI： 10.3389/fnins.2022.943310 　

eISSN： 1662-453X

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Neuronal networks in dissociated culture combined with cell engineering technology offer a pivotal platform to constructively explore the relationship between structure and function in living neuronal networks. Here, we fabricated defined neuronal networks possessing a modular architecture on high-density microelectrode arrays (HD-MEAs), a state-of-the-art electrophysiological tool for recording neural activity with high spatial and temporal resolutions. We first established a surface coating protocol using a cell-permissive hydrogel to stably attach a polydimethylsiloxane microfluidic film on the HD-MEA. We then recorded the spontaneous neural activity of the engineered neuronal network, which revealed an important portrait of the engineered neuronal network–modular architecture enhances functional complexity by reducing the excessive neural correlation between spatially segregated modules. The results of this study highlight the impact of HD-MEA recordings combined with cell engineering technologies as a novel tool in neuroscience to constructively assess the structure-function relationships in neuronal networks.
Filtration-processed biomass nanofiber electrodes for flexible bioelectronics Peer-reviewed

Daiki Ando, Tetsuhiko F. Teshima, Francisco Zurita, Hu Peng, Kota Ogura, Kenji Kondo, Lennart Weiß, Ayumi Hirano-Iwata, Markus Becherer, Joe Alexander, Bernhard Wolfrum

Journal of Nanobiotechnology　20　(1)　2022/11/19
Publisher: Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1186/s12951-022-01684-3 　

eISSN： 1477-3155

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Abstract An increasing demand for bioelectronics that interface with living systems has driven the development of materials to resolve mismatches between electronic devices and biological tissues. So far, a variety of different polymers have been used as substrates for bioelectronics. Especially, biopolymers have been investigated as next-generation materials for bioelectronics because they possess interesting characteristics such as high biocompatibility, biodegradability, and sustainability. However, their range of applications has been restricted due to the limited compatibility of classical fabrication methods with such biopolymers. Here, we introduce a fabrication process for thin and large-area films of chitosan nanofibers (CSNFs) integrated with conductive materials. To this end, we pattern carbon nanotubes (CNTs), silver nanowires, and poly (3,4-ethylenedioxythiophene):poly (styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) by a facile filtration process that uses polyimide masks fabricated via laser ablation. This method yields feedlines of conductive material on nanofiber paper and demonstrates compatibility with conjugated and high-aspect-ratio materials. Furthermore, we fabricate a CNT neural interface electrode by taking advantage of this fabrication process and demonstrate peripheral nerve stimulation to the rapid extensor nerve of a live locust. The presented method might pave the way for future bioelectronic devices based on biopolymer nanofibers.
Lateral voltage as a new input for artificial lipid bilayer systems Peer-reviewed

Teng Ma, Madoka Sato, Maki Komiya, Kensaku Kanomata, Takaya Watanabe, Xingyao Feng, Ryusuke Miyata, Daisuke Tadaki, Fumihiko Hirose, Yuzuru Tozawa, Ayumi Hirano-Iwata

Faraday Discussions　233　244-256　2022
Publisher: Royal Society of Chemistry (RSC)
DOI： 10.1039/d1fd00045d 　

ISSN： 1359-6640

eISSN： 1364-5498

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In this work, we propose lateral voltage as a new input for use in artificial lipid bilayer systems in addition to the commonly used transmembrane voltage. To apply a lateral...
Advances in Artificial Cell Membrane Systems as a Platform for Reconstituting Ion Channels International-journal Peer-reviewed

Maki Komiya, Miki Kato, Daisuke Tadaki, Teng Ma, Hideaki Yamamoto, Ryugo Tero, Yuzuru Tozawa, Michio Niwano, Ayumi Hirano‐Iwata

The Chemical Record　20　(7)　730-742　2020/01/16
Publisher: Wiley
DOI： 10.1002/tcr.201900094 　

ISSN： 1527-8999

eISSN： 1528-0691
Modulation of Photoinduced Transmembrane Currents in a Fullerene-Doped Freestanding Lipid Bilayer by a Lateral Bias Peer-reviewed

Teng Ma, Xingyao Feng, Takeshi Ohori, Ryusuke Miyata, Daisuke Tadaki, Daichi Yamaura, Takafumi Deguchi, Maki Komiya, Kensaku Kanomata, Fumihiko Hirose, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata

ACS Omega　4　18299-18303　2019/10
Impact of modular organization on dynamical richness in cortical networks Peer-reviewed

Hideaki Yamamoto, Satoshi Moriya, Katsuya Ide, Takeshi Hayakawa, Hisanao Akima, Shigeo Sato, Shigeru Kubota, Takashi Tanii, Michio Niwano, Sara Teller, Jordi Soriano, Ayumi Hirano-Iwata

Sci. Adv.　4　eaau4914　2018/11
Mechanically stable solvent-free lipid bilayers in nano- and micro-tapered apertures for reconstitution of cell-free synthesized hERG channels Peer-reviewed

Daisuke Tadaki, Daichi Yamaura, Shun Araki, Miyu Yoshida, Kohei Arata, Takeshi Ohori, Ken-ichi Ishibashi, Miki Kato, Teng Ma, Ryusuke Miyata, Yuzuru Tozawa, Hideaki Yamamoto, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata

SCIENTIFIC REPORTS　7　17736　2017/12

DOI： 10.1038/s41598-017-17905-x 　

ISSN： 2045-2322
Reconstitution of Human Ion Channels into Solvent-free Lipid Bilayers Enhanced by Centrifugal Forces Peer-reviewed

Ayumi Hirano-Iwata, Yutaka Ishinari, Miyu Yoshida, Shun Araki, Daisuke Tadaki, Ryusuke Miyata, Kenichi Ishibashi, Hideaki Yamamoto, Yasuo Kimura, Michio Niwano

BIOPHYSICAL JOURNAL　110　(10)　2207-2215　2016/05

DOI： 10.1016/j.bpj.2016.04.010 　

ISSN： 0006-3495

eISSN： 1542-0086
Reconstitution of Human Ether-a-go-go-Related Gene Channels in Microfabricated Silicon Chips Peer-reviewed

Azusa Oshima, Ayumi Hirano-Iwata, Hideki Mozumi, Yutaka Ishinari, Yasuo Kimura, Michio Niwano

ANALYTICAL CHEMISTRY　85　(9)　4363-4369　2013/05

DOI： 10.1021/ac303484k 　

ISSN： 0003-2700
Free-Standing Lipid Bilayers in Silicon Chips-Membrane Stabilization Based on Microfabricated Apertures with a Nanometer-Scale Smoothness Peer-reviewed

Ayumi Hirano-Iwata, Kouji Aoto, Azusa Oshima, Tasuku Taira, Ryo-taro Yamaguchi, Yasuo Kimura, Michio Niwano

LANGMUIR　26　(3)　1949-1952　2010/02

DOI： 10.1021/la902522j 　

ISSN： 0743-7463
Practical ALD method for improving gas barrier properties of plastic bottles

Hiroshi Fujimori, Yoshihide Yamada, Masaki Kawano, Yukari Mikami, Daisuke Tadaki, Ayumi Hirano-Iwata, Akemi Kumagai, Tomohiro Miyata, Hiroshi Jinnai, Emiko Takemoto, Michio Niwano

Applied Surface Science　2025/12

DOI： 10.1016/j.apsusc.2025.164151 　
Online supervised learning of temporal patterns in biological neural networks under feedback control

Yuki Sono, Hideaki Yamamoto, Yusei Nishi, Takuma Sumi, Yuya Sato, Ayumi Hirano-Iwata, Yuichi Katori, Shigeo Sato

2025/08/12

DOI： 10.1101/2025.08.10.669034 　
Precision Microfluidic Control of Neuronal Ensembles in Cultured Cortical Networks

Hakuba Murota, Hideaki Yamamoto, Nobuaki Monma, Shigeo Sato, Ayumi Hirano‐Iwata

Advanced Materials Technologies　2025/02

DOI： 10.1002/admt.202400894 　
Electrochemiluminescence of [Ru(bpy)3]2+/tri-n-propylamine to visualize different lipid compositions in supported lipid membranes

Kaoru Hiramoto, Ayumi Hirano-Iwata, Kosuke Ino, Hitoshi Shiku

Chemical Communications　2025

DOI： 10.1039/D4CC06245K 　
Electrochemiluminescence microscopy for the investigation of peptide interactions within planar lipid membranes

Kaoru Hiramoto, Kosuke Ino, Ibuki Takahashi, Ayumi Hirano-Iwata, Hitoshi Shiku

Faraday Discussions　2025

DOI： 10.1039/D4FD00137K 　
Directional intermodular coupling enriches functional complexity in biological neuronal networks

Nobuaki Monma, Hideaki Yamamoto, Naoya Fujiwara, Hakuba Murota, Satoshi Moriya, Ayumi Hirano-Iwata, Shigeo Sato

Neural Networks　106967-106967　2024/11
Publisher: Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.neunet.2024.106967 　

ISSN： 0893-6080
In silico modeling of reservoir-based predictive coding in biological neuronal networks on microelectrode arrays

Yuya Sato, Hideaki Yamamoto, Yoshitaka Ishikawa, Takuma Sumi, Yuki Sono, Shigeo Sato, Yuichi Katori, Ayumi Hirano-Iwata

Japanese Journal of Applied Physics　2024/10/01

DOI： 10.35848/1347-4065/ad7ec1 　
Optical Properties of Ultrathin Biohybrid Membranes: Implications for Optoelectronic Applications

Teng Ma, Kaito Watabe, Maki Komiya, Kaoru Hiramoto, Xingyao Feng, Daisuke Tadaki, Ayumi Hirano-Iwata

ACS Applied Nano Materials　2024/08/23

DOI： 10.1021/acsanm.3c04080 　
Osteogenic differentiation of mesenchymal stem cell spheroids: A microfluidic device and electrochemiluminescence imaging study Peer-reviewed

Kaoru Hiramoto, An Konno, Yuji Nashimoto, Ayumi Hirano-Iwata, Kosuke Ino, Hitoshi Shiku

Electrochimica Acta　491　144291-144291　2024/07
Publisher: Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.electacta.2024.144291 　

ISSN： 0013-4686
Size-dependent coalescence of nanobubbles in pure water

Michio Niwano, Teng Ma, Daisuke Tadaki, Kazuki Iwata, Yasuo Kimura, Ayumi Hirano-Iwata

Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects　2024/05

DOI： 10.1016/j.colsurfa.2024.133530 　
Radical generation and bactericidal activity of nanobubbles produced by ultrasonic irradiation of carbonated water

Takayuki Mokudai, Michi Kawada, Daisuke Tadaki, Ayumi Hirano-Iwata, Hiroyasu Kanetaka, Hiroshi Fujimori, Emiko Takemoto, Michio Niwano

Ultrasonics Sonochemistry　2024/02

DOI： 10.1016/j.ultsonch.2024.106809 　
Evaluation of respiratory and secretory activities of multicellular spheroids via electrochemiluminescence imaging Peer-reviewed

Kaoru Hiramoto, Keika Komatsu, Ryota Shikuwa, An Konno, Yusuke Sato, Ayumi Hirano-Iwata, Kosuke Ino, Hitoshi Shiku

Electrochimica Acta　458　142507-142507　2023/08
Publisher: Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.electacta.2023.142507 　

ISSN： 0013-4686
Two-dimensional water-molecule-cluster layers at nanobubble interfaces

Michio Niwano, Teng Ma, Kazuki Iwata, Daisuke Tadaki, Hideaki Yamamoto, Yasuo Kimura, Ayumi Hirano-Iwata

Journal of Colloid and Interface Science　2023/08
Publisher: Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.jcis.2023.08.173 　

ISSN： 0021-9797
Microfluidic technologies for reconstituting neuronal network functions in vitro Invited

Hideaki Yamamoto, Ayumi Hirano-Iwata, Shigeo Sato

JSAP Review　2023　230420　2023/07/06

DOI： 10.11470/jsaprev.230420 　
Time-Series Classification in Micropatterned Neuronal Network Reservoirs

Takuma Sumi, Hideaki Yamamoto, Yuichi Katori, Koki Ito, Shigeo Sato, Ayumi Hirano-Iwata

IEICE Proceeding Series　71　173-175　2022/12/12
Publisher: The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers
DOI： 10.34385/proc.71.a5l-d-02 　

eISSN： 2188-5079

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Reservoir computing provides a novel framework to understand how the dynamics within biological neuronal networks (BNNs) is linked to information processing. Here, we used micropatterned substrates to fabricate BNNs with modular topology, one of the important structural features of brain networks, and realized a reservoir system with the modular BNN. Using image and time-series classification tasks, we evaluated the reservoir computing properties of the BNN reservoirs. The results show that modularity facilitates the separation between the trajectories of the neuronal responses to different spatial patterns, pointing to the functional advantage of the animals to modular topology within the nervous systems.
New Aspects of Bilayer Lipid Membranes for the Analysis of Ion Channel Functions Peer-reviewed

Hironori Kageyama, Teng Ma, Madoka Sato, Maki Komiya, Daisuke Tadaki, Ayumi Hirano-Iwata

Membranes　12　(9)　863-863　2022/09/06
Publisher: MDPI AG
DOI： 10.3390/membranes12090863 　

eISSN： 2077-0375

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The bilayer lipid membrane (BLM) is the main structural component of cell membranes, in which various membrane proteins are embedded. Artificially formed BLMs have been used as a platform in studies of the functions of membrane proteins, including various ion channels. In this review, we summarize recent advances that have been made on artificial BLM systems for the analysis of ion channel functions. We focus on two BLM-based systems, cell-membrane mimicry and four-terminal BLM systems. As a cell-membrane-mimicking system, an efficient screening platform for the evaluation of drug side effects that act on a cell-free synthesized channel has been developed, and its prospects for use in personalized medicine will be discussed. In the four-terminal BLMs, we introduce “lateral voltage” to BLM systems as a novel input to regulate channel activities, in addition to the traditional transmembrane voltages. Such state-of-the-art technologies and new system setups are predicted to pave the way for a variety of applications, in both fundamental physiology and in drug discovery.
Application of neural network based regression model to gas concentration analysis of TiO2 nanotube-type gas sensors Peer-reviewed

Kazuki Iwata, Hiroyuki Abe, Teng Ma, Daisuke Tadaki, Ayumi Hirano-Iwata, Yasuo Kimura, Shigeaki Suda, Michio Niwano

Sensors and Actuators B: Chemical　361　131732-131732　2022/06
Publisher: Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.snb.2022.131732 　

ISSN： 0925-4005
Electrochemical data mining: from information to knowledge: general discussion

Tim Albrecht, Xiangkun Elvis Cao, Dongfei Chen, Manuel Corva, Martin A. Edwards, Andrew Ewing, Stefano Fornasaro, J. Justin Gooding, Luke Gundry, Ayumi Hirano-Iwata, Grant Jeffcoat, Ali Reza Kamali, Frédéric Kanoufi, Serge G. Lemay, Ndrina Limani, Steven Linfield, Xu Liu, Si-Min Lu, Gabriel N. Meloni, Zhongqun Tian, Kristina Tschulik, Swathi Naidu Vakamulla Raghu, Hui Wei, Yi-Lun Ying

Faraday Discussions　233　58-76　2022
Publisher: Royal Society of Chemistry ({RSC})
DOI： 10.1039/D2FD90001G 　
Designing the human-centric IoT society: Cooperative industry-academic strategies for creative future connection

Yoshihiko Horio, Kiyotaka Naoe, Shigeo Sato, Yasunori Yamanouchi, Yasunari Takaura, Mitsuyuki Yamaguchi, Masato Morishima, Ayumi Hirano-Iwata

Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE　13　(2)　197-202　2022
Publisher: Institute of Electronics, Information and Communications Engineers (IEICE)
DOI： 10.1587/nolta.13.197 　

eISSN： 2185-4106
Bactericidal Activity of Bulk Nanobubbles through Active Oxygen Species Generation. International-journal Peer-reviewed

Masato Yamaguchi, Teng Ma, Daisuke Tadaki, Ayumi Hirano-Iwata, Yoshihiko Watanabe, Hiroyasu Kanetaka, Hiroshi Fujimori, Emiko Takemoto, Michio Niwano

Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids　2021/08/02

DOI： 10.1021/acs.langmuir.1c01578 　

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We investigated the bactericidal activity of bulk nanobubbles (NBs) using E. coli, a model bacterium. Bulk NBs were produced by forcing gas through a porous alumina membrane with an ordered arrangement of nanoscale straight holes in contact with water. NBs with different gas contents, including CO2, O2, and N2, were generated and evaluated for their bactericidal effects. The survival rate of E. coli was significantly reduced in a suspension of CO2-containing NB (CO2-NB water). The N2-NB water demonstrated a small amount of bactericidal behavior, but its impact was not as significant as that of CO2-NB water. When E. coli was retained in O2-NB water, the survival rate was even higher than that in pure water (PW). We investigated the generation of reactive oxygen species (ROS) in NB suspensions by electron spin resonance spectroscopy. The main ROS generated in the NB water were hydroxyl radicals and OH·, and the production of ROS was the strongest in CO2-NB water, which was consistent with the results of the bactericidal effect measurements. We assumed that NB mediated by ROS would exhibit bactericidal behavior and proposed a kinetic model to explain the retention time variation of the survival rate. The results calculated based on the proposed model matched closely with the experimental results.
Selective Stimulation of a Target Neuron in Micropatterned Neuronal Circuits Using a Pair of Needle Electrodes Peer-reviewed

Kouhei HATTORI, Hekiru KURAKAKE, Junko IMAI, Takuya HASHIMOTO, Mihoko ISHIDA, Koki SATO, Honoka TAKAHASHI, Soichiro OGUMA, Hideaki YAMAMOTO, Ayumi HIRANO-IWATA, Takashi TANII

Electrochemistry　89　(4)　348-354　2021/07/05
Publisher: The Electrochemical Society of Japan
DOI： 10.5796/electrochemistry.21-00032 　

ISSN： 1344-3542

eISSN： 2186-2451
Advances in Artificial Bilayer Lipid Membranes as a Novel Biosensing Platform: From Drug-screening to Self-assembled Devices Peer-reviewed

Teng Ma, Madoka Sato, Maki Komiya, Xingyao Feng, Daisuke Tadaki, Ayumi Hirano-Iwata

Chemistry Letters　50　(3)　418-425　2021/03/05
Publisher: The Chemical Society of Japan
DOI： 10.1246/cl.200764 　

ISSN： 0366-7022

eISSN： 1348-0715
Reservoir computing properties of in-silico/in-vitro modular neuronal networks

Sumi Takuma, Yamamoto Hideaki, Takemuro Taiki, Moriya Satoshi, Sato Shigeo, Hirano-Iwata Ayumi

JSAP Annual Meetings Extended Abstracts　2021.1　2185-2185　2021/02/26
Publisher: The Japan Society of Applied Physics
DOI： 10.11470/jsapmeeting.2021.1.0_2185 　

eISSN： 2436-7613
Parallel Recordings of Transmembrane hERG Channel Currents Based on Solvent-Free Lipid Bilayer Microarray Peer-reviewed

Ryusuke Miyata, Daisuke Tadaki, Daichi Yamaura, Shun Araki, Madoka Sato, Maki Komiya, Teng Ma, Hideaki Yamamoto, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata

Micromachines　12　(1)　98-98　2021/01/19
Publisher: MDPI AG
DOI： 10.3390/mi12010098 　

eISSN： 2072-666X

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The reconstitution of ion-channel proteins in artificially formed bilayer lipid membranes (BLMs) forms a well-defined system for the functional analysis of ion channels and screening of the effects of drugs that act on these proteins. To improve the efficiency of the BLM reconstitution system, we report on a microarray of stable solvent-free BLMs formed in microfabricated silicon (Si) chips, where micro-apertures with well-defined nano- and micro-tapered edges were fabricated. Sixteen micro-wells were manufactured in a chamber made of Teflon®, and the Si chips were individually embedded in the respective wells as a recording site. Typically, 11 to 16 BLMs were simultaneously formed with an average BLM number of 13.1, which corresponded to a formation probability of 82%. Parallel recordings of ion-channel activities from multiple BLMs were successfully demonstrated using the human ether-a-go-go-related gene (hERG) potassium channel, of which the relation to arrhythmic side effects following drug treatment is well recognized.
Optical transport of sub-micron lipid vesicles along a nanofiber Peer-reviewed

Takaaki Yoshino, Daichi Yamaura, Maki Komiya, Masakazu Sugawara, Yasuyoshi Mitsumori, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata, Keiichi Edamatsu, Mark Sadgrove

Optics Express　28　(26)　38527-38527　2020/12/21

DOI： 10.1364/oe.411124 　

ISSN： 1094-4087

eISSN： 1094-4087
Contribution of AMPA and NMDA receptors in the spontaneous firing patterns of single neurons in autaptic culture Peer-reviewed

Kouhei Hattori, Takeshi Hayakawa, Akira Nakanishi, Mihoko Ishida, Hideaki Yamamoto, Ayumi Hirano-Iwata, Takashi Tanii

Biosystems　198　104278-104278　2020/12
Publisher: Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.biosystems.2020.104278 　

ISSN： 0303-2647
Piezoelectric PVDF-based sensors with high pressure sensitivity induced by chemical modification of electrode surfaces Peer-reviewed

Daisuke Tadaki, Teng Ma, Shin Yamamiya, Shintaro Matsumoto, Yuji Imai, Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano

Sensors and Actuators A: Physical　316　112424-112424　2020/12

DOI： 10.1016/j.sna.2020.112424 　

ISSN： 0924-4247
Polydimethylsiloxane microfluidic films for in vitro engineering of small-scale neuronal networks Peer-reviewed

Taiki Takemuro, Hideaki Yamamoto, Shigeo Sato, Ayumi Hirano-Iwata

Japanese Journal of Applied Physics　59　(11)　117001-117001　2020/11/01
Publisher: IOP Publishing
DOI： 10.35848/1347-4065/abc1ac 　

ISSN： 0021-4922

eISSN： 1347-4065
Bactericidal Activity of TiO2 Nanotube Thin Films on Si by Photocatalytic Generation of Active Oxygen Species Peer-reviewed

Masato Yamaguchi, Hiroyuki Abe, Teng Ma, Daisuke Tadaki, Ayumi Hirano-Iwata, Hiroyasu Kanetaka, Yoshihiko Watanabe, Michio Niwano

Langmuir　36　(42)　12668-12677　2020/10/27
Publisher: American Chemical Society (ACS)
DOI： 10.1021/acs.langmuir.0c02225 　

ISSN： 0743-7463

eISSN： 1520-5827
Establishment of a cell-free translation system from rice callus extracts Peer-reviewed

Kakeru Suzuki, Haruka Inoue, Satoshi Matsuoka, Ryugo Tero, Ayumi Hirano-Iwata, Yuzuru Tozawa

Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry　84　(10)　2028-2036　2020/10/02
Publisher: Oxford University Press (OUP)
DOI： 10.1080/09168451.2020.1779024 　

ISSN： 0916-8451

eISSN： 1347-6947

More details Close

<title>Abstract</title> Eukaryotic in vitro translation systems require large numbers of protein and RNA components and thereby rely on the use of cell extracts. Here we established a new in vitro translation system based on rice callus extract (RCE). We confirmed that RCE maintains its initial activity even after five freeze-thaw cycles and that the optimum temperature for translation is around 20°C. We demonstrated that the RCE system allows the synthesis of hERG, a large membrane protein, in the presence of liposomes. We also showed that the introduction of a bicistronic mRNA based on 2A peptide to RCE allowed the production of two distinct proteins from a single mRNA. Our new method thus facilitates laboratory-scale production of cell extracts, making it a useful tool for the in vitro synthesis of proteins for biochemical studies.
Response characteristics of a highly sensitive gas sensor using a titanium oxide nanotube film decorated with platinum nanoparticles Peer-reviewed

Hiroyuki Abe, Yasuo Kimura, Teng Ma, Daisuke Tadaki, Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano

Sensors and Actuators B: Chemical　321　128525-128525　2020/10
Publisher: Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.snb.2020.128525 　

ISSN： 0925-4005
Characterization of Bulk Nanobubbles Formed by Using a Porous Alumina Film with Ordered Nanopores Peer-reviewed

Teng Ma, Yasuo Kimura, Hideaki Yamamoto, Xingyao Feng, Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano

The Journal of Physical Chemistry B　124　(24)　5067-5072　2020/06/18
Publisher: American Chemical Society ({ACS})
DOI： 10.1021/acs.jpcb.0c02279 　

ISSN： 1520-6106

eISSN： 1520-5207
Capacitance extraction method for a free-standing bilayer lipid membrane formed over an aperture in a nanofabricated silicon chip Peer-reviewed

Yasutaka Tomioka, Shogo Takashima, Masataka Moriya, Hiroshi Shimada, Fumihiko Hirose, Ayumi Hirano-Iwata, Yoshinao Mizugaki

Japanese Journal of Applied Physics　59　(SI)　SIIK02-SIIK02　2020/06/01
Publisher: IOP Publishing
DOI： 10.35848/1347-4065/ab79f0 　

ISSN： 0021-4922

eISSN： 1347-4065
Self-Assembly of Hybrid Lipid Membranes Doped with Hydrophobic Organic Molecules at the Water/Air Interface Peer-reviewed

Xingyao Feng, Teng Ma, Daisuke Tadaki, Ayumi Hirano-Iwata

Journal of Visualized Experiments　(159)　2020/05/01
Publisher: MyJove Corporation
DOI： 10.3791/60957 　

eISSN： 1940-087X
Printed 3D Electrode Arrays with Micrometer‐Scale Lateral Resolution for Extracellular Recording of Action Potentials Peer-reviewed

Leroy Grob, Hideaki Yamamoto, Sabine Zips, Philipp Rinklin, Ayumi Hirano‐Iwata, Bernhard Wolfrum

Advanced Materials Technologies　5　(3)　1900517-1900517　2020/03
Publisher: Wiley
DOI： 10.1002/admt.201900517 　
Impact of electrical field noise on micropatterned neuronal networks

Sumi Takuma, Yamamoto Hideaki, Wakimura Kei, Sato Shigeo, Hirano-Iwata Ayumi

JSAP Annual Meetings Extended Abstracts　2020.1　3653-3653　2020/02/28
Publisher: The Japan Society of Applied Physics
DOI： 10.11470/jsapmeeting.2020.1.0_3653 　

eISSN： 2436-7613
Modular networks of spiking neurons for applications in time-series information processing

Satoshi Moriya, Hideaki Yamamoto, Ayumi Hirano-Iwata, Shigeru Kubota, Shigeo Sato

Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE　11　(4)　590-600　2020
Publisher: Institute of Electronics, Information and Communications Engineers (IEICE)
DOI： 10.1587/nolta.11.590 　

eISSN： 2185-4106
Dielectrophoretic assembly of gold nanoparticle arrays evaluated in terms of room-temperature resistance

Yoshinao Mizugaki, Makoto Moribayashi, Tomoki Yagai, Masataka Moriya, Hiroshi Shimada, Ayumi Hirano-Iwata, Fumihiko Hirose

IEICE Transactions on Electronics　E103C　(2)　62-65　2020

DOI： 10.1587/transele.2019ECS6011 　

ISSN： 0916-8524

eISSN： 1745-1353
Suppression of hypersynchronous network activity in cultured cortical neurons using an ultrasoft silicone scaffold International-journal Peer-reviewed

Takuma Sumi, Hideaki Yamamoto, Ayumi Hirano-Iwata

Soft Matter　16　(13)　3195-3202　2020
Publisher: Royal Society of Chemistry (RSC)
DOI： 10.1039/c9sm02432h 　

ISSN： 1744-683X

eISSN： 1744-6848

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An ultrasoft silicone elastomer as an alternative substrate for neuronal culture is investigated.
Development of Multifunctional Ultrathin Films Based on Lipid Bilayer Structures Formed on Microfabricated Chips Peer-reviewed

Teng Ma, Madoka Sato, Daisuke Tadaki, Xingyao Feng, Ayumi Hirano-Iwata

MEMBRANE　45　(3)　121-128　2020
Publisher: The Membrane Society of Japan
DOI： 10.5360/membrane.45.121 　

ISSN： 0385-1036

eISSN： 1884-6440
Ultrasoft Silicone Gel as a Biomimetic Passivation Layer in Inkjet‐Printed 3D MEA Devices Peer-reviewed

Hideaki Yamamoto, Leroy Grob, Takuma Sumi, Kazuhiro Oiwa, Ayumi Hirano‐Iwata, Bernhard Wolfrum

Advanced Biosystems　3　(9)　1900130-1900130　2019/09
Publisher: Wiley
DOI： 10.1002/adbi.201900130 　
Proteoliposome fusion to artificial lipid bilayer promoted by domains of polyunsaturated phosphatidylethanolamine Peer-reviewed

Melvin Wei Shern Goh, Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano, Ryugo Tero

Japanese Journal of Applied Physics　58　({SI})　SIIB13　2019/08/01
Publisher: {IOP} Publishing
DOI： 10.7567/1347-4065/ab1397 　
Formation and Characterization of Air-Stable Lipid Bilayer Membranes Incorporated with Phthalocyanine Molecules Peer-reviewed

Xingyao Feng, Teng Ma, Daichi Yamaura, Daisuke Tadaki, Ayumi Hirano-Iwata

The Journal of Physical Chemistry B　123　(30)　6515-6520　2019/08/01
Publisher: American Chemical Society ({ACS})
DOI： 10.1021/acs.jpcb.9b05135 　
A Teflon-based system for applying multidirectional voltages to lipid bilayers as a novel platform for membrane proteins

Maki Komiya, Kensaku Kanomata, Ryo Yokota, Yusuke Tsuneta, Madoka Sato, Daichi Yamaura, Daisuke Tadaki, Teng Ma, Hideaki Yamamoto, Yuzuru Tozawa, Albert Marti, Jordi Madrenas, Shigeru Kubota, Fumihiko Hirose, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata

2019/07/12

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Artificial bilayer lipid membranes (BLMs), along with patch-clamped membranes, are frequently used for functional analyses of membrane proteins. In both methods, the electric properties of membranes are characterized by only one parameter, namely, transmembrane potential. Here the construction of a novel BLM system was reported, in which membrane voltages can be controlled in a lateral direction in addition to conventional transmembrane direction. A microaperture was fabricated in a Teflon film and Ti electrodes were evaporated around the aperture. BLMs were reproducibly formed in the aperture without being affected by the presence of the electrodes. The application of a lateral voltage induced no significant changes in the electric properties of the BLMs, such as baseline current, transmembrane resistance, and transmembrane capacitance. In contrast, lateral voltages clearly affected the activities of biological ion channels, suggesting that the lateral voltage might be a useful parameter for analyzing channel activities. The present Teflon-based system in which multidirectional voltages can be applied to BLMs represent a promising platform for the analysis of underlying functional properties of membrane proteins.
Equivalent circuit model modified for free-standing bilayer lipid membranes beyond 1 teraohm Peer-reviewed

Yasutaka Tomioka, Shogo Takashima, Masataka Moriya, Hiroshi Shimada, Fumihiko Hirose, Ayumi Hirano-Iwata, Yoshinao Mizugaki

Japanese Journal of Applied Physics　58　(SD)　SDDK02-1-SDDK02-6　2019/04

DOI： 10.7567/1347-4065/ab088c 　

ISSN： 0021-4922

eISSN： 1347-4065
Analysis of ion channel openings using bilayer lipid membranes

Yokota Ryo, Hirano-Iwata Ayumi, Tsuneta Yusuke, Sato Madoka, Kato Miki, Yamaura Daichi, Tadaki Daisuke, Komiya Maki, Yamamoto Hideaki, Niwano Michio

Abstract book of Annual Meeting of the Japan Society of Vacuum and Surface Science　2019　(0)　2P56　2019
Publisher: The Japan Society of Vacuum and Surface Science
DOI： 10.14886/jvss.2019.0_2P56 　

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Evaluation of the inter-particle distance of gold nanoparticles dispersed on silane-treated substrates to fabricate dithiol-connected arrays Peer-reviewed

Tomoki Yagai, Kazuhiko Matsumoto, Makoto Moribayashi, Masataka Moriya, Hiroshi Shimada, Ayumi Hirano-Iwata, Fumihiko Hirose, Yoshinao Mizugaki

Japanese Journal of Applied Physics　58　(SD)　2019

DOI： 10.7567/1347-4065/ab1476 　

ISSN： 0021-4922

eISSN： 1347-4065
Temporal change of AC impedance measured across a free-standing bilayer lipid membrane Peer-reviewed

S. Takashima, M. Moriya, Y. Kimura, A. Hirano-Iwata, Y. Mizugaki

AIP Conference Proceedings　2067　020015-1-020015-5　2019/01
Single-electron charging effects observed in arrays of gold nanoparticles formed by dielectrophoresis between SAM-coated electrodes Peer-reviewed

M. Moribayashi, T. Yagai, M. Moriya, H. Shimada, A. Hirano-Iwata, F. Hirose, Y. Mizugaki

AIP Conference Proceedings　2067　020019-1-020019-8　2019/01

DOI： 10.1063/1.5089452 　

ISSN： 0094-243X

eISSN： 1551-7616
Mean-field analysis of directed modular networks Peer-reviewed

Satoshi Moriya, Hideaki Yamamoto, Hisanao Akima, Ayumi Hirano-Iwata, Shigeru Kubota, Shigeo Sato

Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science　29　(1)　013142-013142　2019/01
Publisher: {AIP} Publishing
DOI： 10.1063/1.5044689 　
In Situ Infrared Observation of a Photo-Decomposition Process of Organic Contaminants on a TiO2 Nanotube Film Surface Peer-reviewed

Teng Ma, Yasuo Kimura, Daisuke Tadaki, Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano

Journal of The Electrochemical Society　166　(15)　H842-H848　2019
Publisher: The Electrochemical Society
DOI： 10.1149/2.1151915jes 　

ISSN： 0013-4651

eISSN： 1945-7111
Photomodulation of electrical conductivity of a PCBM-doped free-standing lipid bilayer in buffer solution Peer-reviewed

Kensaku Kanomata, Takafumi Deguchi, Teng Ma, Takumi Haseyama, Masanori Miura, Daichi Yamaura, Daisuke Tadaki, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata, Fumihiko Hirose

Journal of Electroanalytical Chemistry　832　55-58　2019/01
Publisher: Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.jelechem.2018.10.039 　

ISSN： 1572-6657
【膜】人工細胞膜を用いたイオンチャネルタンパク質解析系の開発個別化医療のためのhERGチャネル薬物副作用評価を目指して

小宮麻希, 馬騰, 但木大介, 平野愛弓

分析化学　67　(12)　749-760　2018/12
Publisher: (公社)日本分析化学会
DOI： 10.2116/bunsekikagaku.67.749 　

ISSN： 0525-1931
Development of an Analytical System for Ion Channel Proteins Based on Artificial Bilayer Lipid Membranes -Screening of Drug Components that Haveing Side Effects on hERG Channels for Personalized Medicine- Peer-reviewed

Komiya Maki, Ma Teng, Tadaki Daisuke, Hirano-Iwata Ayumi

BUNSEKI KAGAKU　67　(12)　749-760　2018/12

DOI： 10.2116/bunsekikagaku.67.749 　

ISSN： 0525-1931
Numerical simulation of single-electron tunneling in random arrays of small tunnel junctions formed by percolation of conductive nanoparticles Peer-reviewed

Y. Mizugaki, H. Shimada, A. Hirano-Iwata, F. Hirose

IEICE Transactions on Electronics　E101-C　(10)　836-839　2018/10

DOI： 10.1587/transele.E101.C.836 　

ISSN： 0916-8524

eISSN： 1745-1353
Photomodulation of electrical conductivity of a PCBM-doped free-standing lipid bilayer in buffer solution Peer-reviewed

K. Kanomata, T. Deguchi, T. Ma, T. Haseyama, M. Miura, D. Yamaura, D. Tadaki, M. Niwano, A. Hirano-Iwata, F. Hirose

J. Elecroanal. Chem.　832　55-58　2018/10
A single-cell based hybrid neuronal network configured by integration of cell micropatterning and dynamic patch-clamp Peer-reviewed

Hideaki Yamamoto, Takeshi Hayakawa, Theoden I. Netoff, Ayumi Hirano-Iwata

Applied Physics Letters　113　(13)　133703-133703　2018/09/24
Publisher: {AIP} Publishing
DOI： 10.1063/1.5049487 　
One-dimensional array of small tunnel junctions fabricated using 30-nm-diameter gold nanoparticles placed in a 140-nm-wide resist groove Peer-reviewed

Yoshinao Mizugaki, Kazuhiko Matsumoto, Masataka Moriya, Hiroshi Shimada, Ayumi Hirano-Iwata, Fumihiko Hirose

Japanese Journal of Applied Physics　57　(9)　098006-1-098006-3　2018/08

DOI： 10.7567/JJAP.57.098006 　

ISSN： 0021-4922

eISSN： 1347-4065
Dependence and Homeostasis of Membrane Impedance on Cell Morphology in Cultured Hippocampal Neurons Peer-reviewed

Sci. Rep.　8　9905-1-9905-10　2018/07
Host Cell Prediction of Exosomes Using Morphological Features on Solid Surfaces Analyzed by Machine Learning Peer-reviewed

Kazuki Ito, Yuta Ogawa, Keiji Yokota, Sachiko Matsumura, Tamiko Minamisawa, Kanako Suga, Kiyotaka Shiba, Yasuo Kimura, Ayumi Hirano-Iwata, Yuzuru Takamura, Toshio Ogino

Journal of Physical Chemistry B　122　(23)　6224-6235　2018/06/14
Publisher: American Chemical Society
DOI： 10.1021/acs.jpcb.8b01646 　

ISSN： 1520-5207 1520-6106
Amphiphobic Septa Enhance the Mechanical Stability of Free-Standing Bilayer Lipid Membranes Peer-reviewed

Daichi Yamaura, Daisuke Tadaki, Shun Araki, Miyu Yoshida, Kohei Arata, Takeshi Ohori, Ken-ichi Ishibashi, Miki Kato, Teng Ma, Ryusuke Miyata, Hideaki Yamamoto, Ryugo Tero, Masao Sakuraba, Toshio Ogino, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata

LANGMUIR　34　(19)　5615-5622　2018/05

DOI： 10.1021/acs.langmuir.8b00747 　

ISSN： 0743-7463
Unveil the Full Potential of Integrated-Back-Contact Perovskite Solar Cells Using Numerical Simulation Peer-reviewed

Teng Ma, Qingwen Song, Daisuke Tadaki, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata

ACS Appl. Energy Mater.　1　(3)　970-975　2018/03

DOI： 10.1021/acsaem.8b00044 　

ISSN： 2574-0962
Effective Subnetwork Topology for Synchronizing Interconnected Networks of Coupled Phase Oscillators Peer-reviewed

Hideaki Yamamoto, Shigeru Kubota, Fabio A. Shimizu, Ayumi Hirano-Iwata, Miciho Niwano

Front. Comput. Neurosci.　12　(1)　17-1-17-10　2018/03
In situ modification of cell-culture scaffolds by photocatalysis of visible-light-responsive TiO2 film Peer-reviewed

Sho Kono, Kohei Furusawa, Atsushi Kurotobi, Kohei Hattori, Hideaki Yamamoto, Ayumi Hirano-Iwata, Takashi Tanii

Japanese Journal of Applied Physics　57　(2)　027001-1-027001-6　2018/02/01
Publisher: Japan Society of Applied Physics
DOI： 10.7567/JJAP.57.027001 　

ISSN： 1347-4065 0021-4922
Quantification of Drug Side Effects on Cell-Free Synthesized Ion-Channels Reconstituted in Bilayer Lipid Membranes

Kato Miki, Hirano Ayumi, Inoue Haruka, Yamaura Daichi, Yokota Reo, Komiya Maki, Tadaki Daisuke, Yamamoto Hidaka, Tozawa Yuzuru, Niwano Michio

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　2018　(0)　181-181　2018
Publisher: The Japan Society of Vacuum and Surface Science
DOI： 10.14886/sssj2008.2018.0_181 　

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We aim to develop a drug screening system based on a reconstitution system in which ion channels are embedded in an artificial lipid bilayer membrane (BLM). We have been developing stable BLMs based on silicon (Si) microfabrication. We previously reported on efficient incorporation of ion channels in BLMs. Here we applied this system to a cell-free synthesized hERG channel and tried to quantify drug side effects on this channel.
Gold surface modification for control of polarization in PVDF films

Yamamiya Shin, Tadaki Daisuke, Ma Teng, Imai Yuji, Hirano-Iwata Ayumi, Niwano Michio

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　2018　(0)　17-17　2018
Publisher: The Japan Society of Vacuum and Surface Science
DOI： 10.14886/sssj2008.2018.0_17 　
Formation of Cell Membrane Component Domains in Artificial Lipid Bilayer Peer-reviewed

Ryugo Tero, Kohei Fukumoto, Toshinori Motegi, Miyu Yoshida, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata

SCIENTIFIC REPORTS　7　17905　2017/12

DOI： 10.1038/s41598-017-18242-9 　

ISSN： 2045-2322
Charge transport properties of bulk-heterojunction organic solar cells investigated by displacement current measurement technique Peer-reviewed

Teng Ma, Jinyu Zhang, Daisuke Tadaki, Yasuo Kimura, Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano

ORGANIC ELECTRONICS　51　269-276　2017/12

DOI： 10.1016/j.orgel.2017.09.020 　

ISSN： 1566-1199

eISSN： 1878-5530
Astrocytes with previous chronic exposure to amyloid β-peptide fragment 1-40 suppress excitatory synaptic transmission. International-journal Peer-reviewed

Hiroyuki Kawano, Kohei Oyabu, Hideaki Yamamoto, Kei Eto, Yuna Adaniya, Kaori Kubota, Takuya Watanabe, Ayumi Hirano-Iwata, Junichi Nabekura, Shutaro Katsurabayashi, Katsunori Iwasaki

Journal of neurochemistry　143　(6)　624-634　2017/12

DOI： 10.1111/jnc.14247 　

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Synaptic dysfunction and neuronal death are responsible for cognitive and behavioral deficits in Alzheimer's disease (AD). It is well known that such neurological abnormalities are preceded by long-term exposure of amyloid β-peptide (Aβ) and/or hyperphosphorylated tau prior. In addition to the neurological deficit, astrocytes as a major glial cell type in the brain, significantly participate in the neuropathogenic mechanisms underlying synaptic modulation. Although astrocytes play a significant key role in modulating synaptic transmission, little is known on whether astrocyte dysfunction caused by such long-term Aβ exposure affects synapse formation and function. Here, we show that synapse formation and synaptic transmission are attenuated in hippocampal-naïve neurons co-cultured with astrocytes that have previously experienced chronic Aβ1-40 exposure. In this abnormal astrocytic condition, hippocampal neurons exhibit decrements of evoked excitatory post-synaptic currents (EPSCs) and miniature EPSC frequency. Furthermore, size of readily releasable synaptic pools and number of excitatory synapses were also significantly decreased. Contrary to these negative effects, release probability at individual synapses was significantly increased in the same astrocytic condition. Taken together, our data indicate that lower synaptic transmission caused by astrocytes previously, and chronically, exposed to Aβ1-40 is attributable to a small number of synapses with higher release probability.
Response characteristics of hydrogen gas sensor with porous piezoelectric poly(vinylidene fluoride) film Peer-reviewed

Yuji Imai, Daisuke Tadaki, Teng Ma, Yasuo Kimura, Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano

SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL　247　479-489　2017/08

DOI： 10.1016/j.snb.2017.03.001 　

ISSN： 0925-4005
Fabrication of resistively-coupled single-electron device using an array of gold nanoparticles Peer-reviewed

T. T, T. Huong, K. Matsumoto, M. Moriya, H. Shimada, Y. Kimura, A. Hirano-Iwata, Y. Mizugaki

Appl. Phys. A　123　557　2017/07/31
Fabrication of Au-nanoparticle-embedded lipid bilayer membranes supported on solid substrates Peer-reviewed

N. Sakaguchi, Y. Kimura, A. Hirano-Iwata, T. Ogino

J. Phys. Chem. B.　121　4474-4481　2017/04/17
Gate‑tuned negative differential resistance observed at room temperature in an array of gold nanoparticles Peer-reviewed

Tran Thi Thu Huong, Kazuhiko Matsumoto, Masataka Moriya, Hiroshi Shimada, Yasuo Kimura, Ayumi Hirano‐Iwata, Yoshinao Mizugaki

Appl. Physics A　123　268　2017/03/22
Charge transport properties in perovskite thin films

Ma Teng, Tadaki Daisuke, Hirano-Iwata Ayumi, Niwano Michio

JSAP Annual Meetings Extended Abstracts　2017.1　2685-2685　2017/03/01
Publisher: The Japan Society of Applied Physics
DOI： 10.11470/jsapmeeting.2017.1.0_2685 　

eISSN： 2436-7613
Label-free detection of DNA molecules moving in micro -fluidic channels by infrared absorption spectroscopy Peer-reviewed

Tomoyuki Miyoshi, Ken-ichi Ishibashi, Koichiro Miyamoto, Ayumi Hirano-Iwata, Yasuo Kimura, Michio Niwano

SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL　238　917-922　2017/02

DOI： 10.1016/j.snb.2016.07.003 　

ISSN： 0925-4005
Fabrication and Characterization of High-Quality Perovskite Films with Large Crystal Grains Peer-reviewed

Teng Ma, Qiwu Zhang, Daisuke Tadaki, Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano

Journal of Physical Chemistry Letters　2017/01/27
Stabilization of artificial cell membranes based on nano- and micro-structures

Hirano-Iwata Ayumi, Tadaki Daisuke, Ohori Takeshi, Arata Kohei, Ma Teng, Yamamoto Hideaki, Niwano Michio

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　37　(0)　297-297　2017
Publisher: The Surface Science Society of Japan
DOI： 10.14886/sssj2008.37.0_297 　
Fabrication and Characterization of Front-Illuminated Dye-Sensitized Solar Cells with Anodic Titanium Oxide Nanotubes Peer-reviewed

Ryota Kojima, Yasuo Kimura, Teng Ma, Ken-ichi Ishibashi, Daisuke Tadaki, Richard A. Rosenberg, Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano

JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY　164　(2)　H78-H84　2017

DOI： 10.1149/2.1031702jes 　

ISSN： 0013-4651

eISSN： 1945-7111
Fabrication of single-electron devices using dispersed nanoparticles and fitting experimental results to values calculated based on percolation model Peer-reviewed

Masataka Moriya, Tran Thi Thu Huong, Kazuhiko Matsumoto, Hiroshi Shimada, Yasuo Kimura, Ayumi Hirano-Iwata, Yoshinao Mizugaki

APPLIED PHYSICS A-MATERIALS SCIENCE & PROCESSING　122　(8)　2016/08

DOI： 10.1007/s00339-016-0285-3 　

ISSN： 0947-8396

eISSN： 1432-0630
Size-dependent regulation of synchronized activity in living neuronal networks Peer-reviewed

Hideaki Yamamoto, Shigeru Kubota, Yudai Chida, Mayu Morita, Satoshi Moriya, Hisanao Akima, Shigeo Sato, Ayumi Hirano-Iwata, Takashi Tanii, Michio Niwano

PHYSICAL REVIEW E　94　(1)　2016/07

DOI： 10.1103/PhysRevE.94.012407 　

ISSN： 2470-0045

eISSN： 2470-0053
Unidirectional signal propagation in primary neurons micropatterned at a single-cell resolution Peer-reviewed

H. Yamamoto, R. Matsumura, H. Takaoki, S. Katsurabayashi, A. Hirano-Iwata, M. Niwano

APPLIED PHYSICS LETTERS　109　(4)　2016/07

DOI： 10.1063/1.4959836 　

ISSN： 0003-6951

eISSN： 1077-3118
微細加工脂質二分子膜チップへのイオンチャネルの包埋

平野愛弓, 吉田美優, 荒木駿, 但木大介, 山本英明, 庭野道夫

信学技報　116　(14)　1-3　2016/04/14

ISSN： 0913-5685
安定な人工脂質二分子膜形成のための微細孔を有するシリコンチップの作製

但木大介, 平野愛弓, 石橋健一, 荒木駿, 吉田美優, 荒田航平, 大堀健, 山本英明, 庭野道夫

信学技報　116　(14)　5-7　2016/04/14
Publisher:
ISSN： 0913-5685
Fabrication and characterization of p(+)-i-p(+) type organic thin film transistors with electrodes of highly doped polymer Peer-reviewed

Daisuke Tadaki, Teng Ma, Jinyu Zhang, Shohei Iino, Ayumi Hirano-Iwata, Yasuo Kimura, Richard A. Rosenberg, Michio Niwano

JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　119　(15)　154503-1-154503-8　2016/04

DOI： 10.1063/1.4946888 　

ISSN： 0021-8979

eISSN： 1089-7550
Secondary growth of perovskite crystal for pinhole-free perovskite layers with large single-crystal grains

Ma Teng, Tadaki Daisuke, Hirano-Iwata Ayumi, Niwano Michio

JSAP Annual Meetings Extended Abstracts　2016.1　2590-2590　2016/03/03
Publisher: The Japan Society of Applied Physics
DOI： 10.11470/jsapmeeting.2016.1.0_2590 　

eISSN： 2436-7613
Interaction of plasma-generated water cluster ions with chemically-modified Si surfaces investigated by infrared absorption spectroscopy Peer-reviewed

Ayumi Hirano-Iwata, Ryosuke Matsumura, Teng Ma, Yasuo Kimura, Michio Niwano, Kazuo Nishikawa

AIP ADVANCES　6　(3)　035017　2016/03

DOI： 10.1063/1.4944902 　

ISSN： 2158-3226
Extraction of morphological features of exosomes adsorbed on substrates for host cell identification

Ito Kazuki, Ogawa Yuta, Yokota Keiji, Matsumura Sachiko, Minamisawa Tamiko, Suga Kanako, Shiba Kiyotaka, Kimura Yasuo, Hirano-Iwata Ayumi, Ogino Toshio

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　36　150-150　2016
Publisher: The Surface Science Society of Japan
DOI： 10.14886/sssj2008.36.0_150 　
Development of an artificial cell membrane array based on silicon microfabrication

Araki Shun, Hirano-Iwata Ayumi, Miyata Ryusuke, Tadaki Daisuke, Ishibashi Kenichi, Yamamoto Hideaki, Niwano Michio

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　36　146-146　2016
Publisher: The Surface Science Society of Japan
DOI： 10.14886/sssj2008.36.0_146 　
Effects of interfacial chemical states on the performance of perovskite solar cells Peer-reviewed

Teng Ma, Daisuke Tadaki, Masao Sakuraba, Shigeo Sato, Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano

Journal of Materials Chemistry A　4　(12)　4392-4397　2016
Publisher: Royal Society of Chemistry
DOI： 10.1039/c5ta08098c 　

ISSN： 2050-7496 2050-7488

eISSN： 2050-7496
An electrically resistive sheet of glial cells for amplifying signals of neuronal extracellular recordings Peer-reviewed

R. Matsumura, H. Yamamoto, M. Niwano, A. Hirano-Iwata

APPLIED PHYSICS LETTERS　108　(2)　2016/01

DOI： 10.1063/1.4939629 　

ISSN： 0003-6951

eISSN： 1077-3118
Photopatterning Proteins and Cells in Aqueous Environment Using TiO2 Photocatalysis Peer-reviewed

Hideaki Yamamoto, Takanori Demura, Kohei Sekine, Sho Kono, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata, Takashi Tanii

JOVE-JOURNAL OF VISUALIZED EXPERIMENTS　(104)　2015/10

DOI： 10.3791/53045 　

ISSN： 1940-087X
Molecular doping of regioregular poly(3-hexylthiophene) layers by 2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane investigated by infrared spectroscopy and electrical measurements Peer-reviewed

Daisuke Tadaki, Teng Ma, Jinyu Zhang, Shohei Iino, Ayumi Hirano-Iwata, Yasuo Kimura, Michio Niwano

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　54　(9)　2015/09

DOI： 10.7567/JJAP.54.091602 　

ISSN： 0021-4922

eISSN： 1347-4065
Micro- and Nano-Technologies for Lipid Bilayer-Based Ion-Channel Functional Assays Peer-reviewed

Ayumi Hirano-Iwata, Yutaka Ishinari, Hideaki Yamamoto, Michio Niwano

CHEMISTRY-AN ASIAN JOURNAL　10　(6)　1266-1274　2015/06

DOI： 10.1002/asia.201403391 　

ISSN： 1861-4728

eISSN： 1861-471X
In-situ observation of reactions of water cluster ions with polypeptides by infrared absorption spectroscopy

Yoshida Mao, Ma Teng, Yamamoto Hideaki, Hirano Ayumi, Niwano Michio

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　35　406-406　2015
Publisher: The Surface Science Society of Japan
DOI： 10.14886/sssj2008.35.0_406 　
Formation of artificial cell membranes based on microfabricated silicon substrates

Araki Shun, Hirano Ayumi, Yamamoto Hideaki, Niwano Michio

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　35　172-172　2015
Publisher: The Surface Science Society of Japan
DOI： 10.14886/sssj2008.35.0_172 　
Morphological observation of lipid bilayers embedding Au nanoparticles

Sakaguchi Naotoshi, Nakayama Tomoaki, Kimura Ryosuke, Kimura Yasuo, Hirano-Iwata Ayumi, Ogino Toshio

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　35　175-175　2015
Publisher: The Surface Science Society of Japan
DOI： 10.14886/sssj2008.35.0_175 　
Characterization of size distribution and adsorption types of exosomes

Ogawa Yuta, Itou Kazuki, Matumura Yukiko, Suga Kanako, Shiba Kiyotaka, Kimura Yasuo, Hirano Ayumi, Ogino Toshio

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　35　408-408　2015
Publisher: The Surface Science Society of Japan
DOI： 10.14886/sssj2008.35.0_408 　
Generation of nanobubbles by porous alumina thin films

Yamada Natsuki, Saito Hideyuki, Ma Teng, Hirano Ayumi, Yamamoto Hideaki, Ishibashi Ken-ichi, Miyazawa Makoto, Sakamoto Hitoshi, Niwano Michio

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　35　281-281　2015
Publisher: The Surface Science Society of Japan
DOI： 10.14886/sssj2008.35.0_281 　
Surface micromodification techniques for engineering cultured neurons and neuronal networks

Yamamoto Hideaki, Hirano-Iwata Ayumi, Tanii Takashi, Niwano Michio

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　35　21-21　2015
Publisher: The Surface Science Society of Japan
DOI： 10.14886/sssj2008.35.0_21 　
Annealing-induced chemical and structural changes in tri-iodide and mixed-halide organometal perovskite layers Peer-reviewed

Teng Ma, Matteo Cagnoni, Daisuke Tadaki, Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano

JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A　3　(27)　14195-14201　2015

DOI： 10.1039/c5ta03039k 　

ISSN： 2050-7488

eISSN： 2050-7496
Real-time monitoring of extracellular l-glutamate levels released by high-frequency stimulation at region CA1 of hippocampal slices with a glass capillary-based l-glutamate sensor Peer-reviewed

Yuki Ikegami, Shizuko Hozumi, Atsushi Shoji, Ayumi Hirano-Iwata, Tim Bliss, Masao Sugawara

Sensing and Bio-Sensing Research　2　31-37　2014/12/01
Publisher: Elsevier
DOI： 10.1016/j.sbsr.2014.10.006 　

ISSN： 2214-1804

eISSN： 2214-1804
Interference between field excitatory postsynaptic potentials and simultaneously recorded chronoamperometric L-glutamate currents in mouse hippocampal slices Peer-reviewed

Ayumi Hirano-Iwata, Ryosuke Matsumura, Ryuta Tezuka, Michio Niwano, Tim V. P. Bliss, Masao Sugawara

ELECTROCHEMISTRY COMMUNICATIONS　45　1-4　2014/08

DOI： 10.1016/j.elecom.2014.04.016 　

ISSN： 1388-2481

eISSN： 1873-1902
微細加工シリコン基板とイオンチャネルの融合

石成裕, 平野愛弓, 山本英明, 木村康男, 庭野道夫

表面科学学術講演会要旨集　34　60-60　2014
Publisher: 公益社団法人日本表面科学会
DOI： 10.14886/sssj2008.34.0_60 　

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膜タンパク質の一つであるイオンチャネルは高感度な分子認識機能を有し，創薬における主ターゲットになっている。我々はイオンチャネルを人工脂質二分子膜に包埋した再構成系に基づく薬物スクリーニングチップの開発を目指しており，半導体微細加工との融合による安定な脂質二分子膜の構築について報告してきた。今回は，この安定化脂質二分子膜中への幾つかのイオンチャネル包埋について検討したので，ここに報告する。
3P221 Recording Ion-Channel Activities Based on Microfabricated Silicon Chips(Biological & Artificial membrane: Excitation & Channels,Poster,The 52th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan(BSJ2014))

Yutaka Ishinari, Ayumi Hirano-Iwata, Yasuo Kimura, Michio Niwano

Seibutsu Butsuri　54　(1)　S285　2014
Publisher: The Biophysical Society of Japan General Incorporated Association
DOI： 10.2142/biophys.54.S285_5 　
1SDA-02 Manipulating neurons and neuronal networks with micropatterned surfaces(1SDA Measurement and control of neurodynamics,Symposium,The 52nd Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan(BSJ2014))

Yamamoto Hideaki, Tanii Takashi, Niwano Michio, Hirano-Iwata Ayumi

Seibutsu Butsuri　54　(1)　S118　2014
Publisher: The Biophysical Society of Japan General Incorporated Association
DOI： 10.2142/biophys.54.S118_1 　
Label-free and real time monitoring of adipocyte differentiation by surface infrared spectroscopy Peer-reviewed

Yuki Aonuma, Yasuhiko Kondo, Ayumi Hirano-Iwata, Atena Nishikawa, Yasuo Shinohara, Hiroo Iwata, Yasuo Kimura, Michio Niwano

SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL　176　1176-1182　2013/01

DOI： 10.1016/j.snb.2012.10.030 　

ISSN： 0925-4005
Lipid bilayer array for simultaneous recording of ion channel activities Peer-reviewed

Ayumi Hirano-Iwata, Tomohiro Nasu, Azusa Oshima, Yasuo Kimura, Michio Niwano

APPLIED PHYSICS LETTERS　101　(2)　023702-1-023702-3　2012/07

DOI： 10.1063/1.4736263 　

ISSN： 0003-6951
Mechanically stable lipid bilayers in Teflon-coated silicon chips for single-channel recordings Peer-reviewed

Azusa Oshima, Ayumi Hirano-Iwata, Tomohiro Nasu, Yasuo Kimura, Michio Niwano

Micro and Nanosystems　4　(1)　2-7　2012/06

DOI： 10.2174/1876402911204010002 　

ISSN： 1876-4029 1876-4037
A lipid bilayer array for simultaneous recording of ion-channel currents

Mozumi Hideki, Nasu Tomohiro, Hirano-Iwata Ayumi, Oshima Azusa, Kimura Yasuo, Niwano Michio

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　32　203-203　2012
Publisher: The Surface Science Society of Japan
DOI： 10.14886/sssj2008.32.0_203 　
In situ modification of lipid-loaded MCM-41 channels with bovine serum albumin at a planar lipid bilayer for biosensing Peer-reviewed

Keiichiro Nozawa, Azusa Oshima, Tomohiro Nasu, Atsushi Shoji, Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano, Masao Sugawara

SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL　160　(1)　139-144　2011/12

DOI： 10.1016/j.snb.2011.07.024 　

ISSN： 0925-4005
Real-time monitoring of mitochondrial adenosine 5 '-triphosphate synthesis and hydrolysis by surface infrared spectroscopy Peer-reviewed

Ryo-Taro Yamaguchi, Ayumi Hirano-Iwata, Yuki Aonuma, Yuya Yoshimura, Yasuo Shinohara, Yasuo Kimura, Michio Niwano

APPLIED PHYSICS LETTERS　98　(13)　133703-1-133703-3　2011/03

DOI： 10.1063/1.3571551 　

ISSN： 0003-6951

eISSN： 1077-3118
Simultaneous monitoring of excitatory postsynaptic potentials and extracellular L-glutamate in mouse hippocampal slices Peer-reviewed

Shizuko Hozumi, Kana Ikezawa, Atushi Shoji, Ayumi Hirano-Iwata, Tim Bliss, Masao Sugawara

BIOSENSORS & BIOELECTRONICS　26　(6)　2975-2980　2011/02

DOI： 10.1016/j.bios.2010.11.052 　

ISSN： 0956-5663
Improved stability of free-standing lipid bilayers based on nanoporous alumina films Peer-reviewed

Ayumi Hirano-Iwata, Tasuku Taira, Azusa Oshima, Yasuo Kimura, Michio Niwano

APPLIED PHYSICS LETTERS　96　(21)　213706　2010/05

DOI： 10.1063/1.3441298 　

ISSN： 0003-6951
Self-formation of bilayer lipid membranes on agarose-coated silicon surfaces studied by simultaneous electrophysiological and surface infrared spectroscopic measurements Peer-reviewed

Ayumi Hirano-Iwata, Azusa Oshima, Kota Onodera, Kouji Aoto, Tasuku Taira, Ryo-taro Yamaguchi, Yasuo Kimura, Michio Niwano

APPLIED PHYSICS LETTERS　94　(24)　243906-1-243906-3　2009/06

DOI： 10.1063/1.3140206 　

ISSN： 0003-6951
In situ Surface Infrared Study of DNA Hybridization on Au Island Films Evaporated on Silicon Surfaces Peer-reviewed

Kohki Tanaka, Ayumi Hirano-Iwata, Ko-ichiro Miyamoto, Yasuo Kimura, Michio Niwano

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　48　(4)　04C186-1-04C186-4　2009/04

DOI： 10.1143/JJAP.48.04C186 　

ISSN： 0021-4922

eISSN： 1347-4065
Visualizing L-glutamate fluxes in acute hippocampal slices with glutamate oxidase-immobilized coverslips Peer-reviewed

Wataru Okumura, Nobukatsu Moridera, Ena Kanazawa, Atushi Shoji, Ayumi Hirano-Iwata, Masao Sugawara

ANALYTICAL BIOCHEMISTRY　385　(2)　326-333　2009/02

DOI： 10.1016/j.ab.2008.10.047 　

ISSN： 0003-2697
In situ real-time monitoring of apoptosis on leukemia cells by surface infrared spectroscopy Peer-reviewed

Ryo-taro Yamaguchi, Ayumi Hirano-Iwata, Yasuo Kimura, Michio Niwano, Ko-ichiro Miyamoto, Hiroko Isoda, Hitoshi Miyazaki

JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　105　(2)　024701-1-024701-7　2009/01

DOI： 10.1063/1.3068203 　

ISSN： 0021-8979

eISSN： 1089-7550
Peptide Immobilization on GaAs Surfaces and the Application to Label-Free Detection of Antigen-Antibody Interactions Using Multiple Internal Reflection Infrared Spectroscopy Peer-reviewed

Ayumi Hirano, Kota Onodera, Ko-ichiro Miyamoto, Yasuo Kimura, Masatoshi Kataoka, Yasuo Shinohara, Michio Niwano

SENSOR LETTERS　6　(4)　613-617　2008/08

DOI： 10.1166/sl.2008.441 　

ISSN： 1546-198X

eISSN： 1546-1971
In situ study of DNA attachment and hybridization at silicon surfaces by infrared absorption spectroscopy Peer-reviewed

Ken-Ichi Ishibashi, Kohki Tanaka, Ayumi Hirano-Iwata, Ko-Ichiro Miyamoto, Yasuo Kimura, Michio Niwano

Japanese Journal of Applied Physics　47　(4)　3204-3208　2008/04/25

DOI： 10.1143/JJAP.47.3204 　

ISSN： 0021-4922 1347-4065
3P-237 Components of NMDA-induced Ca^<2+> signal in mouse hippocampal slices and acute effects of corticosterone on each component(The 46th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan)

Suzuki Akiyoshi, Osanai Hiromi, Komatsuzaki Yoshimasa, Hirano-Iwata Ayumi, Kawato Suguru, Saito Minoru

Seibutsu Butsuri　48　S164　2008
Publisher: The Biophysical Society of Japan General Incorporated Association
DOI： 10.2142/biophys.48.S164_2
Components of NMDA-Induced Ca2+ Signal in Mouse Hippocampal Slices and Acute Effects of Corticosterone on Each Component. Peer-reviewed

Hiromi Osanai, Akiyoshi Suzuki, Yoshimasa Komatsuzaki, Ayumi Hirano-Iwata, Suguru Kawato, Minoru Saito

Bioimages　16　31-37　2008
Publisher: Bioimaging Society
DOI： 10.11169/bioimages.16.31 　

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N-methyl-D-aspartate (NMDA) stimulation is usually used to investigate a series of neuronal mechanisms involved in NMDA receptor-mediated Ca²⁺ signal. We here examined by using Ca²⁺ imaging technique whether the NMDA-induced Ca²⁺ signal is due to the exclusive activation of NMDA receptors or activation of voltage-dependent calcium channels (VDCCs) together with NMDA receptors in mouse hippocampal slices. In order to isolate each component of the Ca²⁺ signal, we used sodium channel antagonist tetrodotoxin (TTX), which prevents dendritic spikes and the following activation of VDCCs, and L-type VDCC antagonist nicardipine. The results showed that in the CA1 region, almost a half of the NMDA-induced Ca²⁺ signal was the TTX-sensitive component involved in indirect Ca²⁺ influx via VDCCs, while the other half was the TTX-insensitive component involved in direct Ca²⁺ influx via NMDA receptors. In addition, the TTX-sensitive component should be almost via L-type VDCCs. We further examined the effects of corticosterone (CORT), which is a principal glucocorticoid synthesized in the rodent adrenal cortex and secreted in response to stress, on each component. It has been reported that CORT acutely (nongenomically) suppress the NMDA-induced Ca²⁺ signal in the CA1 region. The present results, however, led us to a new finding that CORT enhanced the TTX-insensitive component and the suppressive effect of CORT reported so far should be attributed to the effect on the TTX-sensitive component.
In situ observation of a cell adhesion and metabolism using surface infrared spectroscopy Peer-reviewed

Ko-ichiro Miyamoto, Parida Yamada, Ryo-Taro Yamaguchi, Takami Muto, Ayumi Hirano, Yasuo Kimura, Michio Niwano, Hiroko Isoda

CYTOTECHNOLOGY　55　(2-3)　143-149　2007/12

DOI： 10.1007/s10616-007-9111-2 　

ISSN： 0920-9069
Real-time monitoring of cell death by surface infrared spectroscopy Peer-reviewed

Ryo-taro Yamaguchi, Ayumi Hirano-Iwata, Yasuo Kimura, Michio Niwano, Ko-ichiro Miyamoto, Hiroko Isoda, Hitoshi Miyazaki

APPLIED PHYSICS LETTERS　91　(20)　203902　2007/11

DOI： 10.1063/1.2813013 　

ISSN： 0003-6951

eISSN： 1077-3118
Label-free detection of protein-protein interactions at the GaAs/Water interface through surface infrared spectroscopy: Discrimination between specific and nonspecific interactions by using secondary structure analysis Peer-reviewed

Kota Onodera, Ayumi Hirano-Iwata, Ko-Ichiro Miyamoto, Yasuo Kimura, Masatoshi Kataoka, Yasuo Shinohara, Michio Niwano

LANGMUIR　23　(24)　12287-12292　2007/11

DOI： 10.1021/la7022192 　

ISSN： 0743-7463
DNA hybridization detection by porous silicon-based DNA microarray in conjugation with infrared microspectroscopy Peer-reviewed

Ryo-taro Yamaguchi, Ko-ichrio Miyamoto, Ken-ichi Ishibashi, Ayumi Hirano, Suhana Mohd Said, Yasuo Kimura, Michio Niwano

JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　102　(1)　014303　2007/07

DOI： 10.1063/1.2751415 　

ISSN： 0021-8979
Autophosphorylation of alpha CaMKII is not a general requirement for NMDA receptor-dependent LTP in the adult mouse Peer-reviewed

Sam F. Cooke, Jianqun Wu, Florian Plattner, Michael Errington, Michael Rowan, Marco Peters, Ayumi Hirano, Karl D. Bradshaw, Roger Anwyl, Timothy V. P. Bliss, K. Peter Giese

JOURNAL OF PHYSIOLOGY-LONDON　574　(3)　805-818　2006/08

DOI： 10.1113/jphysiol.2006.111559 　

ISSN： 0022-3751
Real-time monitoring of L-glutamate release from mouse brain slices under ischemia with a glass capillary-based enzyme electrode Peer-reviewed

N Nakamura, K Negishi, A Hirano, M Sugawara

ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY　383　(4)　660-667　2005/10

DOI： 10.1007/s00216-005-0033-6 　

ISSN： 1618-2642
A dot-blot method for quantification of apurinic/apyrimidinic sites in DNA using an avidin plate and liposomes encapsulating a fluorescence dye Peer-reviewed

H Yanagisawa, A Hirano, M Sugawara

ANALYTICAL BIOCHEMISTRY　332　(2)　358-367　2004/09

DOI： 10.1016/j.ab.2004.06.034 　

ISSN： 0003-2697
Acute effect of corticosterone on N-methyl-D-aspartate receptor-mediated Ca2+ elevation in mouse hippocampal slices Peer-reviewed

S Sato, H Osanai, T Monma, T Harada, A Hirano, M Saito, S Kawato

BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS　321　(2)　510-513　2004/08

DOI： 10.1016/j.bbrc.2004.06.168 　

ISSN： 0006-291X
Single-channel recordings of gramicidin at agarose-supported bilayer lipid membranes formed by the tip-dip and painting methods Peer-reviewed

Y Matsuno, C Osono, A Hirano, M Sugawara

ANALYTICAL SCIENCES　20　(8)　1217-1221　2004/08

DOI： 10.2116/analsci.20.1217 　

ISSN： 0910-6340
An excised patch membrane sensor for arachidonic acid released in mouse hippocampal slices under stimulation of L-glutamate Peer-reviewed

H Saitoh, Y Namatame, A Hirano, M Sugawara

ANALYTICAL BIOCHEMISTRY　329　(2)　163-172　2004/06

DOI： 10.1016/j.ab.2004.03.060 　

ISSN： 0003-2697
Imaging of L-glutamate fluxes in mouse brain slices based on an enzyme-based membrane combined with a difference-image analysis Peer-reviewed

A Hirano, N Moridera, M Akashi, M Saito, M Sugawara

ANALYTICAL CHEMISTRY　75　(15)　3775-3783　2003/08

DOI： 10.1021/ac030088+ 　

ISSN： 0003-2700
A single-channel sensor based on gramicidin controlled by molecular recognition at bilayer lipid membranes containing receptor Peer-reviewed

A Hirano, M Wakabayashi, Y Matsuno, M Sugawara

BIOSENSORS & BIOELECTRONICS　18　(8)　973-983　2003/08

DOI： 10.1016/S0956-5663(02)00219-1 　

ISSN： 0956-5663
Arachidonic acid-induced channel- and carrier-type ion transport across planar bilayer lipid membranes Peer-reviewed

A Hirano, Y Namatame, E Wakaizumi, Y Matsuno, M Sugawara

ANALYTICAL SCIENCES　19　(2)　191-197　2003/02

DOI： 10.2116/analsci.19.191 　

ISSN： 0910-6340
A glass capillary microelectrode based on capillarity and its application to the detection of (L)-glutamate release from mouse brain slices Invited Peer-reviewed

K Nakajima, T Yamagiwa, A Hirano, M Sugawara

ANALYTICAL SCIENCES　19　(1)　55-60　2003/01

DOI： 10.2116/analsci.19.55 　

ISSN： 0910-6340
Potentiometric responses of polymeric liquid membranes based on hydrophobic chelating agents to metal ions Peer-reviewed

Y Itoh, Y Ueda, A Hirano, M Sugawara, K Tohda, H Akaiwa, Y Umezawa

ANALYTICAL SCIENCES　17　(5)　621-627　2001/05

DOI： 10.2116/analsci.17.621 　

ISSN： 0910-6340
A single-channel method for evaluation of very magnitudes of Ca2+ ion fluxes through epsilon 4/zeta 1 N-methyl-D-aspartate receptor channels in bilayer lipid membranes Peer-reviewed

M Wakabayashi, A Hirano, M Sugawara, S Uchino, S Nakajima-Iijima

JOURNAL OF PHARMACEUTICAL AND BIOMEDICAL ANALYSIS　24　(3)　453-460　2001/01

DOI： 10.1016/S0731-7085(00)00467-2 　

ISSN： 0731-7085
An Ion-Channel Sensor for Abasic Sites in DNA Peer-reviewed

N. Simokawa, A. Hirano, M. Sugawara

Anal. Sci. (supplement)　17　i1379-i1382　2001
A glass capillary ultramicroelectrode with an electrokinetic sampling ability Peer-reviewed

A Hirano, M Kanai, T Nara, M Sugawara

ANALYTICAL SCIENCES　17　(1)　37-43　2001/01

DOI： 10.2116/analsci.17.37 　

ISSN： 0910-6340

eISSN： 1348-2246
Evaluation and comparison of ion permeation and agonist selectivities for N-methyl-D-aspartate receptor channels with different subunit compositions in bilayer lipid membranes based on integrated single-channel currents Peer-reviewed

A Hirano, M Wakabayashi, M Sugawara, S Uchino, S Nakajima-Iijima

ANALYTICAL BIOCHEMISTRY　283　(2)　258-265　2000/08

DOI： 10.1006/abio.2000.4650 　

ISSN： 0003-2697
Evaluation of agonist selectivity for the NMDA receptor ion channel in bilayer lipid membranes based on integrated single-channel currents Peer-reviewed

A Hirano, M Sugawara, Y Umezawa, S Uchino, S Nakajima-Iijima

BIOSENSORS & BIOELECTRONICS　15　(3-4)　173-181　2000/06

DOI： 10.1016/S0956-5663(00)00058-0 　

ISSN： 0956-5663
Detection and imaging of L-glutamate released from mouse-brain slices with an enzyme-based membrane Peer-reviewed

A Hirano, M Asakawa, N Kido, M Sugawara

ANALYTICAL SCIENCES　16　(1)　25-29　2000/01

DOI： 10.2116/analsci.16.25 　

ISSN： 0910-6340
A method for evaluating chemical selectivity of agonists for glutamate receptor channels incorporated in liposomes based on an agonist-induced ion flux measured by ion-selective electrodes Peer-reviewed

H Radecka, J Nakanishi, A Hirano, M Sugawara, Y Umezawa

JOURNAL OF PHARMACEUTICAL AND BIOMEDICAL ANALYSIS　19　(1-2)　205-216　1999/02

DOI： 10.1016/S0731-7085(98)00146-0 　

ISSN： 0731-7085
Electrochemical evaluation of chemical selectivity of glutamate receptor ion channel proteins with a multi-channel sensor Peer-reviewed

M Sugawara, A Hirano, M Rehak, J Nakanishi, K Kawai, H Sato, Y Umezawa

BIOSENSORS & BIOELECTRONICS　12　(5)　425-439　1997

DOI： 10.1016/S0956-5663(97)00005-5 　

ISSN： 0956-5663
光触媒作用を用いた液中表面改質による培養神経細胞の操作

山本英明, 平野愛弓, 谷井孝至, 庭野道夫

表面科学37,224-229(2016).

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Misc. 168

Network Structure and Reservoir Computing in Cultured Neuronal Networks

住拓磨, 山本英明, 山本英明, 千葉逸人, 香取勇一, 平野愛弓, 平野愛弓

日本神経回路学会誌　31　(3)　2024

ISSN： 1340-766X
Modular Topology Enhances Reservoir Computing Performance in Biological Neuronal Networks

Sumi Takuma, Yamamoto Hideaki, Katori Yuichi, Ito Koki, Sato Shigeo, Hirano-Iwata Ayumi

IEICE Proceeding Series　76　687-688　2023/09/21
Publisher: The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers
DOI： 10.34385/proc.76.d2l-11 　

eISSN： 2188-5079

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Reservoir computing is a machine learning paradigm that employs high-dimensional dynamical systems for information processing. Although biological neuronal networks (BNNs) have been utilized to implement reservoir computing to provide insight into their computation properties, the neurons in conventional cultured neuronal networks are randomly connected, generating atypical dynamics characterized by highly correlated bursting activity not observed in healthy brains. In this study, we used micropatterning technology to fabricate BNNs with modular topology, a structural feature conserved in brain networks, and to understand how the dynamics within non-random networks of neuronal cells are linked to computing. Our study demonstrated that the modular BNN reservoir is capable of classifying both image and time-series data above chance levels. The modular structure in BNN contributes to the increased reservoir computing performance, in line with previous computational models with neuromorphic networks. Combining experiments with biological neuronal network and computational modeling can advance our understanding of computing principles in multicellular neuronal networks.
Bottom-Up Investigation of Multicellular Computing Within Biological Neuronal Networks

Yamamoto Hideaki, Sumi Takuma, Sato Yuya, Sato Shigeo, Hirano-Iwata Ayumi

IEICE Proceeding Series　76　594-595　2023/09/21
Publisher: The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers
DOI： 10.34385/proc.76.c4l-11 　

eISSN： 2188-5079

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In this presentation, we will first introduce our studies aimed at reproducing an evolutionarily-conserved net-work structure in cultured neuronal networks on engineered glass coverslips and CMOS-based high-density microelectrode arrays. We then describe our recent attempts to couple the engineered neuronal networks with external stimulation to reveal their response to noise and spatiotemporally-patterned inputs to show that bioengineering technologies offer novel tools in investigating computational aspects of multicellular networks of biological neurons.
マイクロ流体デバイスを用いた神経回路機能の実細胞再構成 Invited

山本英明, 平野愛弓, 佐藤茂雄

応用物理　92　(5)　278-282　2023/05/01

DOI： 10.11470/oubutsu.92.5_278 　
Modular architecture facilitates noise-driven control of synchrony in neuronal networks

Hideaki Yamamoto, F. Paul Spitzner, Taiki Takemuro, Victor Buendía, Carla Morante, Tomohiro Konno, Shigeo Sato, Ayumi Hirano-Iwata, Viola Priesemann, Miguel A. Muñoz, Johannes Zierenberg, Jordi Soriano

arXiv preprint　2205　10563　2022/05

DOI： 10.48550/arXiv.2205.10563 　
ショットガス吹き付け方式を用いたガス濃度測定—Gas concentration measurement using shot gas spraying method

阿部宏之, 岩田一樹, 馬騰, 但木大介, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫

「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム論文集電気学会センサ・マイクロマシン部門 [編]　38　6p　2021/11
Publisher: Institute of Electrical Engineers of Japan
活性酸素によるナノバブルの殺菌効果

山口政人, 渡部芳彦, 馬騰, 但木大介, 金高弘恭, 平野愛弓, 庭野道夫

感性福祉研究所年報　(22)　77-86　2021/03
Publisher: 東北福祉大学感性福祉研究所
ISSN： 1344-9966
Parallel recordings of hERG channel currents using a solvent-free lipid bilayer microarray

Tadaki Daisuke, Miyata Ryusuke, Yamaura Daichi, Araki Shun, Sato Madoka, Komiya Maki, Ma Teng, Yamamoto Hideaki, Niwano Michio, Hirano-Iwata Ayumi

JSAP Annual Meetings Extended Abstracts　2021.1　2147-2147　2021/02/26
Publisher: The Japan Society of Applied Physics
DOI： 10.11470/jsapmeeting.2021.1.0_2147 　

eISSN： 2436-7613
Interfacial structure and size distribution of nanobubbles

Niwano Michio, Iwata Kazuki, Ma Teng, Tadaki Taisuke, Hirano-Iwata Ayumi

Abstract book of Annual Meeting of the Japan Society of Vacuum and Surface Science　2021　3Ea02　2021
Publisher: The Japan Society of Vacuum and Surface Science
DOI： 10.14886/jvss.2021.0_3ea02 　

eISSN： 2434-8589

More details Close

We have investigated the particle size distribution of nanobubbles (NBs) the nanoparticle tracking analysis method and found that the particle size is discrete and increases by a factor of √2. We interpreted that this peculiar particle size distribution is caused by the fact that NBs of the same size tend to coalesce with each other, and simulated the particle size distribution incorporating this effect, and found that it can generally reproduce the experiment. The results of recent studies on the interfacial structure of NBs will also be presented.
Introduction of lateral voltage as a new input for artificial lipid bilayer systems

Watanabe Takaya, Sato Madoka, Komiya Maki, Kanomata Kensaku, Ma Teng, Tadaki Daisuke, Hirose Fumihiko, Hirano Ayumi

Abstract book of Annual Meeting of the Japan Society of Vacuum and Surface Science　2021　3Ea03　2021
Publisher: The Japan Society of Vacuum and Surface Science
DOI： 10.14886/jvss.2021.0_3ea03 　

eISSN： 2434-8589

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Phospholipid bilayer is the basic structure of cell membranes. Artificially formed planar bilayer lipid membrane (BLM) has been widely used as a system for the functional analysis of membrane proteins. However, the measurement method has remained unchanged for several decades. Transmembrane voltage is usually used as the input, and the measured transmembrane current is used as the output of the system. In this work, we propose a method to improve the control of the BLM system by applying a voltage parallel to the BLM (lateral voltage) in addition to the traditional transmembrane voltage. The effects of the lateral voltage on the ion-channel-incorporated BLM systems were investigated.
集積化ガスセンサへの機械学習の適用—Application of machine learning to integrated gas sensor

阿部宏之, 岩田一樹, 馬騰, 但木大介, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫

「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム論文集電気学会センサ・マイクロマシン部門 [編]　37　6p　2020/10
Publisher: Institute of Electrical Engineers of Japan
Biomimetic Culture of Primary Neurons on an Ultrasoft Gel Surface Peer-reviewed

Takuma SUMI, Hideaki YAMAMOTO, Ayumi HIRANO-IWATA

Vacuum and Surface Science　63　(6)　298-303　2020/06/10
Publisher: Surface Science Society Japan
DOI： 10.1380/vss.63.298 　

ISSN： 2433-5835

eISSN： 2433-5843

More details Close

Mechanical properties of scaffolds have recently been found to impose strong impact on the behavior of cultured cells. Here, we focused on the effect of scaffold's elastic modulus on the development of synaptic connections in cultured neurons, and developed a novel system for culturing rat cortical neurons on an ultrasolft gel surface with an elastic modulus resembling the brain.
脳組織に近い弾性率を有するシリコーン樹脂の生体界面材料応用

山本英明, 住拓磨, 佐藤茂雄, 平野愛弓

Molecular Electronics and Bioelectronics　31　(2)　77-80　2020/05
Publisher: 応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会
ISSN： 2423-8805
Fabrication of two-dimensional pressure mapping sensors based on organic ferroelectric films

119　(431)　61-63　2020/02/28
Publisher: 電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685
Fabrication of structurally different titanium oxide nanotube films on a chip

119　(431)　65-68　2020/02/28
Publisher: 電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685
Bio-hybrid membrane as a platform for new nanodevices

Ma Teng, Feng Xingyao, 但木大介, 平野愛弓

日本表面真空学会学術講演会要旨集(Web)　2020　(0)　184-184　2020
Publisher: The Japan Society of Vacuum and Surface Science
DOI： 10.14886/jvss.2020.0_184 　

ISSN： 2434-8589

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In this presentation, a new platform based on bio-hybrid membranes will be proposed and discussed in detail. The bio-hybrid membrane is a 2D structure composed of lipid molecules and functional nanomaterials. It has the advantage of lipid bilayer structure, such as flowability, ultrathin thickness and ultrahigh resistance. At the same time, it possesses optical, electrical, magnetic functionality of the nanomaterials. Furthermore, due to the unique molecular packing in the structure, new properties can be discovered from the bio-hybrid membrane. Using the bio-hybrid membrane, we were able to discover unique properties and fabricate high-performance photodetectors and gas sensors. The bio-hybrid membrane introduced here is a flexible and feasible platform for novel nanodevices.
酸化チタンナノチューブ構造による集積化ガスセンサシステムの開発

阿部宏之, 馬騰, 但木大介, 平野愛弓, 平野愛弓, 岩田一樹, 庭野道夫

宮城県産業技術総合センター研究報告(Web)　(17)　2020

ISSN： 1349-1741
Development of a hERG channel sensor for evaluation of drug side effects

渡辺恭也, 横田澪央, 加藤美生, 佐藤まどか, 但木大介, 小宮麻希, 山本英明, 井上遥香, 戸澤譲, 庭野道夫, 平野愛弓

電子情報通信学会技術研究報告　119　(431(CPM2019 91-109))　2020

ISSN： 0913-5685
微細加工表面を用いた培養神経回路の構造機能制御―多細胞システムにおける情報処理の理解と応用を目指して― Invited Peer-reviewed

山本英明, 平野愛弓

電子情報通信学会論文誌C　J102-C　(12)　340-347　2019/12

ISSN： 1881-0217
白金微粒子を坦持した酸化チタンナノチューブ薄膜を用いた高感度ガスセンサの応答特性—Response characteristics of a highly sensitive gas sensor with titanium oxide nanotube film decorated with platinum fine particles

阿部宏之, 馬騰, 但木大介, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫

「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム論文集電気学会センサ・マイクロマシン部門 [編]　36　5p　2019/11
Publisher: Institute of Electrical Engineers of Japan
Culturing primary neurons on an ultrasoft silicone gel with biomimetic stiffness

Sumi Takuma, Yamamoto Hideaki, Hirano-Iwata Ayumi

JSAP Annual Meetings Extended Abstracts　2019.2　2852-2852　2019/09/04
Publisher: The Japan Society of Applied Physics
DOI： 10.11470/jsapmeeting.2019.2.0_2852 　

eISSN： 2436-7613
酸化チタンナノチューブ構造による集積化ガスセンサシステムの開発

阿部宏之, 馬騰, 但木大介, 平野愛弓, 平野愛弓, 庭野道夫

宮城県産業技術総合センター研究報告(Web)　(16)　65‐67 (WEB ONLY)　2019/08

ISSN： 1349-1741
金属酸化物多孔質体を応用したガスセンサの開発

阿部宏之, 馬騰, 但木大介, 平野愛弓, 平野愛弓, 庭野道夫

宮城県産業技術総合センター研究報告(Web)　(16)　13‐16 (WEB ONLY)　2019/08

ISSN： 1349-1741
Quantitative Analysis of Dynamical Complexity in Cultured Neuronal Network Models for Reservoir Computing Applications

Satoshi Moriya, Hideaki Yamamoto, Ayumi Hirano-Iwata, Shigeru Kubota, Shigeo Sato

Proceedings of the International Joint Conference on Neural Networks　2019-July　2019/07/01
Publisher: IEEE
DOI： 10.1109/IJCNN.2019.8852207 　
Poling treatment of PVDF films using thiol-modified gold surfaces

119　(9)　17-19　2019/04/18
Publisher: 電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685
Construction of an artificial cell membrane device and its application to a sensor for drug side effects

119　(9)　23-26　2019/04/18
Publisher: 電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685
Generation of nano-bubbles by a porous alumina thin film with ordered nano-holes.

Niwano Michio, Ma Teng, Tadaki Daisuke, Hirano-Iwata Ayumi

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　66th　(0)　163-163　2019
Publisher: The Japan Society of Vacuum and Surface Science
DOI： 10.14886/sssj2008.2018.0_163 　

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We have proposed a simple method of generating nano-bubbles (NBs) by a porous alumina film with ordered nano-scaled holes. We have investigated the size distribution of NBs generated by our proposed method using the nano tracking analysis (NTA). We found that the diameter of the NBs is in the range of 50-150 nm and depends on the kind of the gas in NBs.
白金微粒子を担持した酸化チタンナノチューブ薄膜を用いた高感度ガスセンサ

阿部宏之, MA Teng, 但木大介, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫

電気学会全国大会講演論文集(CD-ROM)　2019　2019
Quantitative assessment of drug side effect on hERG channels based on artificial bilayer lipid membranes and cell-free expression system

横田澪央, 加藤美生, 山浦大地, 常田悠介, 佐藤まどか, 但木大介, 小宮麻希, 山本英明, 井上遥, 戸澤譲, 庭野道夫, 平野愛弓

電子情報通信学会技術研究報告　118　(461(CPM2018 101-120))　2019

ISSN： 0913-5685
Controlled conductivity of fullerene doped lipid bilayer

Y. Yamaki, T. Haseyama, K. Kanomata, K. Yoshida, B. A. Arima, A. Hirano, F. Hirose

IEICE Technical Report　118　(461)　77-79　2019
人工脂質二重膜内で膜タンパク質の融合サイトとして働く微小ドメイン

メルヴィンゴー, ウェイシェン, 平野愛弓, 庭野道夫, 手老龍吾

電気学会研究会資料光・量子デバイス研究会　OQD-18-072　5-10　2018/12
微細加工シリコンチップに基づく人工細胞膜を用いた薬物副作用評価法

但木大介, 山浦大地, 馮興堯, 平野愛弓

生物物理　58　(6)　324-327　2018/11
Publisher: (一社)日本生物物理学会
DOI： 10.2142/biophys.58.324 　

ISSN： 0582-4052
Fabrication of micro metal wire-embedded PVDF flexible pressure sensors

118　(9)　1-3　2018/04/19
Publisher: 電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685
Stable formation of an artificial cell membrane sensor and its application to sensing drug side effects

118　(9)　37-40　2018/04/19
Publisher: 電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685
イオンチャネル計測に用いられる脂質二重膜内のマイクロドメインのホスファチジルエタノールアミン濃度依存性

メルヴィンゴー, ウェイシェン, 平野愛弓, 庭野道夫, 手老龍吾

電子情報通信学会技術研究報告 (IEICE Technical Report)　118　(9)　49-52　2018/04
酸化チタンナノチューブ型高感度ガスセンサの開発

阿部宏之, 馬騰, 但木大介, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫

感性福祉研究所年報 = Report of Kansei Fukushi Research Institute　(19)　67-77　2018/03
Publisher: 東北福祉大学感性福祉研究所
ISSN： 1344-9966
Micro- and nanofabrication methods for ion channel reconstitution in bilayer lipid membranes

Daisuke Tadaki, Daichi Yamaura, Kohei Arata, Takeshi Ohori, Teng Ma, Hideaki Yamamoto, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata

Japanese Journal of Applied Physics　57　(3)　2018/03/01
Publisher: Japan Society of Applied Physics
DOI： 10.7567/JJAP.57.03EA01 　

ISSN： 1347-4065 0021-4922

eISSN： 1347-4065
In situ modification of cell-culture scaffolds by photocatalysis of visible-light-responsive TiO2 film

Sho Kono, Kohei Furusawa, Atsushi Kurotobi, Kohei Hattori, Hideaki Yamamoto, Ayumi Hirano-Iwata, Takashi Tanii

Japanese Journal of Applied Physics　57　(2)　2018/02/01
Publisher: Japan Society of Applied Physics
DOI： 10.7567/JJAP.57.027001 　

ISSN： 1347-4065 0021-4922
Biomimetic culture of primary neurons using ultrasoft gels

Sumi Takuma, Yamamoto Hideaki, Hayakawa Takeshi, Ide Katsuya, Kino Hisashi, Tanaka Tetsu, Hirano Ayumi

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　2018　180　2018
Publisher: The Japan Society of Vacuum and Surface Science
DOI： 10.14886/sssj2008.2018.0_180 　

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Mechanical properties of scaffolds have recently been found to impose strong impact on the behavior of cultured cells. Here, we focused on the effect of scaffold’s elastic modulus on the development of synaptic connections in cultured neurons, and established a novel system for culturing rat cortical neurons on an ultrasolft gel surface with an elastic modulus resembling the brain. Impact of the soft scaffold on the amplitude of synaptic currents and spontaneous neuronal activity, analyzed via patch -clamp recording and fluorescence calcium imaging, will also be presented.
微細成形技術を用いた機能性素子の開発-酸化チタンナノチューブ型ガスセンサの開発-

阿部宏之, 馬騰, 但木大介, 平野愛弓, 平野愛弓, 庭野道夫

宮城県産業技術総合センター研究報告(Web)　(15)　2018

ISSN： 1349-1741
Evaluation Methods for Drug Side Effects Using Artificial Cell Membranes in Microfabricated Silicon Chips

但木大介, 山浦大地, FENG Xingyao, 平野愛弓, 平野愛弓

生物物理(Web)　58　(6)　2018

ISSN： 1347-4219
Mechanically stable solvent-free lipid bilayers in nano- and micro-tapered apertures for reconstitution of cell-free synthesized hERG channels

Daisuke Tadaki, Daichi Yamaura, Shun Araki, Miyu Yoshida, Kohei Arata, Takeshi Ohori, Ken-ichi Ishibashi, Miki Kato, Teng Ma, Ryusuke Miyata, Yuzuru Tozawa, Hideaki Yamamoto, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata

SCIENTIFIC REPORTS　7　2017/12

DOI： 10.1038/s41598-017-17905-x 　

ISSN： 2045-2322
Charge transport properties of bulk-heterojunction organic solar cells investigated by displacement current measurement technique

Teng Ma, Jinyu Zhang, Daisuke Tadaki, Yasuo Kimura, Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano

ORGANIC ELECTRONICS　51　269-276　2017/12

DOI： 10.1016/j.orgel.2017.09.020 　

ISSN： 1566-1199

eISSN： 1878-5530
Formation of Cell Membrane Component Domains in Artificial Lipid Bilayer

Ryugo Tero, Kohei Fukumoto, Toshinori Motegi, Miyu Yoshida, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata

SCIENTIFIC REPORTS　7　2017/12

DOI： 10.1038/s41598-017-18242-9 　

ISSN： 2045-2322
モジュール構造型神経回路モデルにおける同期活動のメカニズム

守谷哲, 山本英明, 井手克哉, 秋間学尚, 平野愛弓, 庭野道夫, 久保田繁, 佐藤茂雄

信学技報　117　(325)　19-23　2017/11
Publisher: 電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685
Response characteristics of hydrogen gas sensor with porous piezoelectric poly(vinylidene fluoride) film

Yuji Imai, Daisuke Tadaki, Teng Ma, Yasuo Kimura, Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano

SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL　247　479-489　2017/08

DOI： 10.1016/j.snb.2017.03.001 　

ISSN： 0925-4005
Fabrication of resistively-coupled single-electron device using an array of gold nanoparticles

Tran Thi Thu Huong, Kazuhiko Matsumoto, Masataka Moriya, Hiroshi Shimada, Yasuo Kimura, Ayumi Hirano-Iwata, Yoshinao Mizugaki

APPLIED PHYSICS A-MATERIALS SCIENCE & PROCESSING　123　(8)　2017/08

DOI： 10.1007/s00339-017-1171-3 　

ISSN： 0947-8396

eISSN： 1432-0630
Modularity-dependent modulation of synchronized bursting activity in cultured neuronal network models

Satoshi Moriya, Hideaki Yamamoto, Hisanao Akima, Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano, Shigeru Kubota, Shigeo Sato

Proceedings of the International Joint Conference on Neural Networks　2017-　1163-1168　2017/06/30
Publisher: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.
DOI： 10.1109/IJCNN.2017.7965983 　
人工脂質二重膜系への細胞膜成分の融合と観察 (M&BE研究会有機分子・バイオエレクトロニクスの最新動向と応用展開)

手老龍吾, 平野愛弓, 庭野道夫

Molecular electronics and bioelectronics = 応用物理学会,有機分子・バイオエレクトロニクス分科会会誌　28　(2)　97-100　2017/05
Publisher: 応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会
ISSN： 2423-8805
Fabrication of Au-Nanoparticle-Embedded Lipid Bilayer Membranes Supported on Solid Substrates

Naotoshi Sakaguchi, Yasuo Kimura, Ayumi Hirano-Iwata, Toshio Ogino

JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B　121　(17)　4474-4481　2017/05

DOI： 10.1021/acs.jpcb.7b00500 　

ISSN： 1520-6106
Solution-processed perovskite film for photovoltaic applications (電子デバイス)

Ma Teng, Tadaki Daisuke, Niwano Michio, Hirano-Iwata Ayumi

電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報　117　(6)　9-11　2017/04/20
Publisher: 電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685
Orientation and Distribution of Ion Channels Reconstructed in Supported Lipid Bilayers

117　(6)　37-40　2017/04
Publisher: 電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685
半導体微細加工に基づく薬物副作用センサの開発

平野愛弓, 但木大介, 山浦大地, 荒木駿, 吉田美優, 荒田航平, 大堀健, 山本英明, 庭野道夫

信学技報　117　(6)　33-35　2017/04
Publisher: 電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685
自己組織化単分子膜による自立型脂質二分子膜の膜特性制御

山浦大地, 但木大介, 荒木駿, 吉田美優, 荒田航平, 大堀健, 山本英明, 庭野道夫, 平野愛弓

信学技報　117　(6)　41-42　2017/04

ISSN： 0913-5685
安定な人工脂質二分子膜形成のためのテーパー構造を有した微細孔をもつ半導体シリコンチップの作製

但木大介, 山浦大地, 荒木駿, 吉田美優, 荒田航平, 大堀健, 山本英明, 庭野道夫, 平野愛弓

信学技報　117　(6)　43-45　2017/04
Publisher: 電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685
Gate-tuned negative differential resistance observed at room temperature in an array of gold nanoparticles

Tran Thi Thu Huong, Kazuhiko Matsumoto, Masataka Moriya, Hiroshi Shimada, Yasuo Kimura, Ayumi Hirano-Iwata, Yoshinao Mizugaki

APPLIED PHYSICS A-MATERIALS SCIENCE & PROCESSING　123　(4)　2017/04

DOI： 10.1007/s00339-017-0891-8 　

ISSN： 0947-8396

eISSN： 1432-0630
Variation in spontaneous activity patterns in modular neuronal network models

116　(521)　133-136　2017/03/13
Publisher: 電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685
Functional integration of human ion channels in artificially formed bilayer lipid membranes

Hirano-Iwata Ayumi, Tadaki Daisuke, Yamaura Daichi, Araki Shun, Yoshida Miyu, Arata Kohei, Ohori Takeshi, Yamamoto Hideaki, Niwano Michio

JSAP Annual Meetings Extended Abstracts　2017.1　228-228　2017/03/01
Publisher: The Japan Society of Applied Physics
DOI： 10.11470/jsapmeeting.2017.1.0_228 　

eISSN： 2436-7613
Label-free detection of DNA molecules moving in micro -fluidic channels by infrared absorption spectroscopy

Tomoyuki Miyoshi, Ken-ichi Ishibashi, Koichiro Miyamoto, Ayumi Hirano-Iwata, Yasuo Kimura, Michio Niwano

SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL　238　917-922　2017/02

DOI： 10.1016/j.snb.2016.07.003 　

ISSN： 0925-4005
Fabrication and Characterization of High-Quality Perovskite Films with Large Crystal Grains

Teng Ma, Qiwu Zhang, Daisuke Tadaki, Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano

JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS　8　(4)　720-726　2017/02

DOI： 10.1021/acs.jpclett.6b03037 　

ISSN： 1948-7185
脂質二分子膜に対する多方向電気特性評価用シリコンチップの作製

大堀健, 平野愛弓, 平野愛弓, 但木大介, 山浦大地, 荒木駿, 吉田美優, 荒田航平, 山本英明, 庭野道夫

応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　64th　2017
半導体シリコンチップ上に作製された微細孔における安定な人工脂質二分子膜形成のためのエッジ構造の最適化

但木大介, 平野愛弓, 平野愛弓, 山浦大地, 荒木駿, 吉田美優, 荒田航平, 大堀健, 山本英明, 庭野道夫

応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　64th　2017
PVDFフィルム水素ガスセンサの検知特性に及ぼす湿度の影響

今井裕司, 但木大介, MA Teng, 木村康男, 平野愛弓, 平野愛弓, 庭野道夫, 庭野道夫

応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　78th　2017
局所陽極酸化によるアルミニウムナノワイヤの形成

福元隆弘, 守屋雅隆, 水柿義直, 但木大介, TENG Ma, 平野愛弓, 庭野道夫, 木村康男

応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　78th　2017
PCBM包埋脂質二分子膜への光照射における電流応答

出口貴史, 馬騰, 鹿又建作, 山浦大地, 但木大介, 廣瀬文彦, 平野愛弓, 平野愛弓

応用物理学会東北支部学術講演会講演予稿集(Web)　72nd　2017
金属細線を包埋したPVDF圧力センサの作製

山宮慎, 但木大介, 馬騰, 今井裕司, 平野愛弓, 平野愛弓, 庭野道夫

応用物理学会東北支部学術講演会講演予稿集(Web)　72nd　2017
マルチウェル型チャンバーによる高効率薬物副作用検査系の構築

山浦大地, 宮田隆典, 荒木駿, 但木大介, 山本英明, 平野愛弓, 平野愛弓

応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　78th　2017
支持体表面修飾による自立型脂質二重膜の安定性向上

山浦大地, 但木大介, 荒木駿, 吉田美優, 荒田航平, 大堀健, 山本英明, 荻野俊郎, 庭野道夫, 平野愛弓, 平野愛弓

応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　64th　2017
微細加工シリコンチップにおける脂質二分子膜中のイオンチャネル電流計測

荒田航平, 平野愛弓, 平野愛弓, 但木大介, 山浦大地, 荒木駿, 吉田美優, 大堀健, 山本英明, 庭野道夫

応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　64th　2017
Fabrication and Characterization of Front-Illuminated Dye-Sensitized Solar Cells with Anodic Titanium Oxide Nanotubes

Ryota Kojima, Yasuo Kimura, Teng Ma, Ken-ichi Ishibashi, Daisuke Tadaki, Richard A. Rosenberg, Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano

JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY　164　(2)　H78-H84　2017

DOI： 10.1149/2.1031702jes 　

ISSN： 0013-4651

eISSN： 1945-7111
Nanostructure Fabrication through a Microwire of Local Anodization

Takahiro Fukumoto, Yasuo Kimura, Toshiro Ogino, Masataka Moriya, Yoshinao Mizugaki, Daisuke Tadaki, Ma Teng, Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano

2017 IEEE INTERNATIONAL MEETING FOR FUTURE OF ELECTRON DEVICES, KANSAI (IMFEDK)　60-61　2017

DOI： 10.1109/IMFEDK.2017.7998042 　
Investigation of network structure and synchronous activity in modularly-structured neuronal network models

116　(313)　33-38　2016/11/18
Publisher: 電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685
Reconstitution of human ion channels in lipid bilayers formed in microfabricated apertures

Hirano-Iwata Ayumi, Yoshida Miyu, Araki Shun, Tadaki Daisuke, Ishibashi Kenichi, Arata Kohei, Takeshi Ohori, Yamamoto Hideaki, Michio Niwano

JSAP Annual Meetings Extended Abstracts　2016.2　133-133　2016/09/01
Publisher: The Japan Society of Applied Physics
DOI： 10.11470/jsapmeeting.2016.2.0_133 　

eISSN： 2436-7613
Fabrication of single-electron devices using dispersed nanoparticles and fitting experimental results to values calculated based on percolation model

Masataka Moriya, Tran Thi Thu Huong, Kazuhiko Matsumoto, Hiroshi Shimada, Yasuo Kimura, Ayumi Hirano-Iwata, Yoshinao Mizugaki

APPLIED PHYSICS A-MATERIALS SCIENCE & PROCESSING　122　(8)　2016/08

DOI： 10.1007/s00339-016-0285-3 　

ISSN： 0947-8396

eISSN： 1432-0630
Live-Cell, Label-Free Identification of GABAergic and Non-GABAergic Neurons in Primary Cortical Cultures Using Micropatterned Surface

Sho Kono, Hideaki Yamamoto, Takatoshi Kushida, Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano, Takashi Tanii

PLOS ONE　11　(8)　2016/08

DOI： 10.1371/journal.pone.0160987 　

ISSN： 1932-6203
Unidirectional signal propagation in primary neurons micropatterned at a single-cell resolution

H. Yamamoto, R. Matsumura, H. Takaoki, S. Katsurabayashi, A. Hirano-Iwata, M. Niwano

APPLIED PHYSICS LETTERS　109　(4)　2016/07

DOI： 10.1063/1.4959836 　

ISSN： 0003-6951

eISSN： 1077-3118
神経回路の同期的活動に対するモジュール構造の影響に関する計算論的研究

守谷哲, 山本英明, 秋間学尚, 平野愛弓, 庭野道夫, 久保田繁, 佐藤茂雄

信学技報　116　(120)　217-222　2016/06/28
Two kinds of single electron devices fabricated by dispersion of gold nano particles with different diameter

116　(14)　21-26　2016/04/21
Publisher: 電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685
Characterization of bio-materials using their immobilization on solid substrates

116　(14)　9-12　2016/04/21
Publisher: 電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685
Controlled growth of perovskite crystals for photovoltaic applications (電子デバイス)

Ma Teng, TADAKI Daisuke, HIRANO-IWATA Ayumi, NIWANO Michio

電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報　116　(14)　27-29　2016/04/21
Publisher: 電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685
Fabrication and characterization of p(+)-i-p(+) type organic thin film transistors with electrodes of highly doped polymer

Daisuke Tadaki, Teng Ma, Jinyu Zhang, Shohei Iino, Ayumi Hirano-Iwata, Yasuo Kimura, Richard A. Rosenberg, Michio Niwano

JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　119　(15)　2016/04

DOI： 10.1063/1.4946888 　

ISSN： 0021-8979

eISSN： 1089-7550
Interaction of plasma-generated water cluster ions with chemically-modified Si surfaces investigated by infrared absorption spectroscopy

Ayumi Hirano-Iwata, Ryosuke Matsumura, Teng Ma, Yasuo Kimura, Michio Niwano, Kazuo Nishikawa

AIP ADVANCES　6　(3)　2016/03

DOI： 10.1063/1.4944902 　

ISSN： 2158-3226
Identification and molecular observation of reconstituted hERG channel in support lipid bilayer membrane

Fukumoto Kohei, Yoshida Miyu, Hirano-Iwata Ayumi, Niwano Michio, Tero Ryugo

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　36　151-151　2016
Publisher: The Surface Science Society of Japan
DOI： 10.14886/sssj2008.36.0_151 　
金属細線を包埋したPVDF薄膜圧力センサ

安部良平, 但木大介, 但木大介, MA Teng, 今井裕司, 平野愛弓, 平野愛弓, 庭野道夫

応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　77th　2016
Ag細線を包埋したPVDF薄膜圧力センサ

安部良平, 但木大介, 但木大介, MA Teng, 今井裕司, 平野愛弓, 平野愛弓, 庭野道夫

真空に関する連合講演会講演予稿集　57th　2016
ナノテーパー構造に基づく人工細胞膜の構築

荒木駿, 平野愛弓, 但木大介, 石橋健一, 山本英明, 庭野道夫, 庭野道夫

日本表面科学会東北・北海道支部講演会講演予稿集　2015　2016
微細加工シリコンチップにおけるナノエッジ構造と人工脂質二分子膜形成

荒田航平, 荒田航平, 平野愛弓, 平野愛弓, 石橋健一, 石橋健一, 但木大介, 但木大介, 荒木駿, 荒木駿, 吉田美優, 吉田美優, 山本英明, 山本英明, 庭野道夫, 庭野道夫, 庭野道夫

応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　77th　2016
人工脂質二分子膜形成のための微細孔を有する半導体シリコンチップの作製プロセスの改善

但木大介, 平野愛弓, 石橋健一, 荒木駿, 吉田美優, 荒田航平, 大堀健, 山本英明, 庭野道夫

応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　77th　2016
半導体微細加工を用いた人工細胞膜アレイの開発

荒木駿, 平野愛弓, 宮田隆典, 但木大介, 石橋健一, 山本英明, 庭野道夫, 庭野道夫

応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　77th　2016
自己組織化単分子膜修飾による自立型脂質二分子膜の安定性の制御

山浦大地, 但木大介, 荒木駿, 荒田航平, 吉田美優, 荻野俊郎, 庭野道夫, 平野愛弓

真空に関する連合講演会講演予稿集　57th　2016
半導体微細加工を用いた人工細胞膜アレイの開発

荒木駿, 平野愛弓, 宮田隆典, 但木大介, 石橋健一, 山本英明, 庭野道夫, 庭野道夫

真空に関する連合講演会講演予稿集　57th　2016
微細加工シリコン基板に基づく脂質二分子膜へのヒトイオンチャネル機能の再構成

吉田美優, 平野愛弓, 山本英明, 山本英明, 但木大介, 庭野道夫, 庭野道夫

真空に関する連合講演会講演予稿集　57th　2016
Fabrication of high temperature capacitively-and resistively-coupled single electron transistors using gold nanoparticles

H. T. T. Tran, K. Matsumoto, M. Moriya, H. Shimada, Y. Kimura, A. Hirano-Iwata, Y. Mizugaki

2016 IEEE 16TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NANOTECHNOLOGY (IEEE-NANO)　131-134　2016

DOI： 10.1109/NANO.2016.7751353 　
Biosensing by in situ infrared spectroscopy

Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata

Bunseki Kagaku　64　(11)　793-800　2015/12/09
Publisher: Japan Society for Analytical Chemistry
DOI： 10.2116/bunsekikagaku.64.793 　

ISSN： 0525-1931
位相振動子がつくる複雑ネットワークにおける同期状態の解析

清水ファビオアキラ, 山本英明, 千田雄大, 平野愛弓, 久保田繁, 庭野道夫

信学技報　115　(318)　1-5　2015/11/13
Publisher: 電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685
積分発火型ニューロン回路におけるスモールワールド構造と同期の関係

千田雄大, 山本英明, 平野愛弓, 久保田繁, 庭野道夫

信学技報　115　(318)　7-12　2015/11/13
Publisher: 電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685
Photopatterning Proteins and Cells in Aqueous Environment Using TiO2 Photocatalysis

Hideaki Yamamoto, Takanori Demura, Kohei Sekine, Sho Kono, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata, Takashi Tanii

JOVE-JOURNAL OF VISUALIZED EXPERIMENTS　2015　(104)　2015/10

DOI： 10.3791/53045 　

ISSN： 1940-087X
Molecular doping of regioregular poly(3-hexylthiophene) layers by 2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane investigated by infrared spectroscopy and electrical measurements

Daisuke Tadaki, Teng Ma, Jinyu Zhang, Shohei Iino, Ayumi Hirano-Iwata, Yasuo Kimura, Michio Niwano

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　54　(9)　2015/09

DOI： 10.7567/JJAP.54.091602 　

ISSN： 0021-4922

eISSN： 1347-4065
CI-3-6 Functional Reconstitution of Ion Channel Proteins in Microfabricated Silicon Chips

Hirano-Iwata Ayumi, Yamamoto Hideaki, Kimura Yasuo, Niwano Michio

Proceedings of the Society Conference of IEICE　2015　(2)　"SS-52"-"SS-53"　2015/08/25
Publisher: The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers
Micro- and Nano-Technologies for Lipid Bilayer-Based Ion-Channel Functional Assays

Ayumi Hirano-Iwata, Yutaka Ishinari, Hideaki Yamamoto, Michio Niwano

CHEMISTRY-AN ASIAN JOURNAL　10　(6)　1266-1274　2015/06

DOI： 10.1002/asia.201403391 　

ISSN： 1861-4728

eISSN： 1861-471X
Micro- and Nano-Technologies for Lipid Bilayer-Based Ion-Channel Functional Assays

Ayumi Hirano-Iwata, Yutaka Ishinari, Hideaki Yamamoto, Michio Niwano

CHEMISTRY-AN ASIAN JOURNAL　10　(6)　1266-1274　2015/06

DOI： 10.1002/asia.201403391 　

ISSN： 1861-4728

eISSN： 1861-471X
The bulk and interface of organolead halide perovskite layer in highly efficient perovskite solar cells : An infrared study (電子デバイス)

Ma Teng, Hirano-Iwata Ayumi, Niwano Michio

電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報　115　(5)　31-33　2015/04/16
Publisher: 電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685
Nanofabrication technology through local anodization

115　(5)　71-74　2015/04/16
Publisher: 電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685
微細加工シリコン基板に基づくイオンチャネル機能の再構成

平野愛弓, 山本英明, 木村康男, 庭野道夫

信学技報　115　(5)　35-39　2015/04/09
Publisher: 電子情報通信学会
ISSN： 0913-5685
赤外分光法によるナノバブルの表面洗浄効果のその場観察

齋藤栄幸, 馬騰, 山本英明, 平野愛弓, 庭野道夫

信学技報　115　(5)　47-52　2015/04/09
Membrane fusion process of proteoliposome containing human ether-a-go-go-related gene channel into supported lipid bilayer

Fukumoto Kohei, Yoshida Miyu, Hirano-Iwata Ayumi, Niwano Michio, Tero Ryugo

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　35　174-174　2015
Publisher: The Surface Science Society of Japan
DOI： 10.14886/sssj2008.35.0_174 　
Metal-supported titanium oxide nanotube micro gas sensors

KIMURA Yasuo, Tobe Tsubasa, Kimura Shota, Kojima Ryota, Hirano-Iwata Ayumi, Niwano Michio

IEICE technical report. Component parts and materials　114　(202)　79-82　2014/09/04
Publisher: The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers
ISSN： 0913-5685

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We fabricated micro gas sensors through the local anodization process. In addition, metal nanoparticles were electrochemically deposited on the sensors and the response characteristics of the sensors were controlled. These results indicate that the local anodization process and electrochemical deposition of metal nanoparticles allow integration of different micro gas sensors in characteristics.
Interference between field excitatory postsynaptic potentials and simultaneously recorded chronoamperometric L-glutamate currents in mouse hippocampal slices

Ayumi Hirano-Iwata, Ryosuke Matsumura, Ryuta Tezuka, Michio Niwano, Tim V. P. Bliss, Masao Sugawara

ELECTROCHEMISTRY COMMUNICATIONS　45　1-4　2014/08

DOI： 10.1016/j.elecom.2014.04.016 　

ISSN： 1388-2481

eISSN： 1873-1902
シリコン微細加工で創るイオンチャネルチップ

平野愛弓, 石成裕, 木村康男, 庭野道夫

表面科学　35　(8)　438-442　2014/08

DOI： 10.1380/jsssj.35.438 　
酸化チタンナノチューブ内壁面の色素分子の吸着過程の赤外分光その場観測

山田夏輝, 但木大介, 馬騰, 平野愛弓, 庭野道夫

応用物理学会東北支部学術講演会講演予稿集　69th (CD-ROM)　2014
シリコン微細加工で創るイオンチャネルチップ

平野愛弓, 石成裕, 木村康男, 庭野道夫

表面科学　2014

DOI： 10.1380/jsssj.35.438 　
Stable Lipid Bilayers Based on Micro- and Nano-Fabrication as a Platform for Recording Ion-Channel Activities

Ayumi Hirano-Iwata, Azusa Oshima, Hideki Mozumi, Yasuo Kimura, Michio Niwano

ANALYTICAL SCIENCES　28　(11)　1049-1057　2012/11

DOI： 10.2116/analsci.28.1049 　

ISSN： 0910-6340
Mechanically stable lipid bilayers in Teflon-coated silicon chips for single-channel recordings

Azusa Oshima, Ayumi Hirano-Iwata, Tomohiro Nasu, Yasuo Kimura, Michio Niwano

Micro and Nanosystems　4　(1)　2-7　2012/06

DOI： 10.2174/1876402911204010002 　

ISSN： 1876-4029 1876-4037
ナノ・マイクロ加工に基づく人工細胞膜センサの研究

平野愛弓, 大嶋梓, 木村康男, 庭野道夫

応用物理　81　(2)　143-146　2012/02
Publisher: 応用物理学会
ISSN： 0369-8009
半導体加工技術による人工脂質二分子膜センサの開発

大嶋梓, 平野愛弓, 平野愛弓, 那須朋大, 木村康男, 庭野道夫, 庭野道夫

応用物理学関係連合講演会講演予稿集(CD-ROM)　59th　2012
半導体微細加工に基づく人工脂質二分子膜イオンチャネルチップの開発

平野愛弓, 平野愛弓, 大嶋梓, 茂住英輝, 木村康男, 庭野道夫, 庭野道夫

応用物理学会学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　73rd　2012
半導体加工に基づく人工脂質二分子膜イオンチャネルアレイの開発

平野愛弓, 平野愛弓, 大嶋梓, 那須朋大, 木村康男, 庭野道夫, 庭野道夫

日本分析化学会年会講演要旨集　61st　2012
半導体加工技術を利用したイオンチャネルセンサーの開発

大嶋梓, 平野愛弓, 平野愛弓, 茂住英輝, 木村康男, 庭野道夫, 庭野道夫

日本分析化学会年会講演要旨集　61st　2012
マイクロ加工に基づく脂質二分子膜イオンチャネルセンサの開発

大嶋梓, 平野愛弓, 平野愛弓, 茂住英輝, 木村康男, 庭野道夫, 庭野道夫

応用物理学会東北支部学術講演会講演予稿集　67th　2012
半導体微細加工に基づくイオンチャネルアレイの開発

茂住英輝, 那須朋大, 平野愛弓, 平野愛弓, 大嶋梓, 木村康男, 庭野道夫, 庭野道夫

表面科学学術講演会講演要旨集　32nd　2012
Mechanically stable free-standing bilayer lipid membranes in microfabricated silicon chips

Azusa Oshima, Ayumi Hirano-Iwata, Yasuo Kimura, Michio Niwano

Materials Research Society Symposium Proceedings　1415　93-98　2012

DOI： 10.1557/opl.2012.352 　

ISSN： 0272-9172
Stable lipid bilayers based on micro- and nano-fabrication as a platform for recording ion-channel activities

Ayumi Hirano-Iwata, Azusa Oshima, Hideki Mozumi, Yasuo Kimura, Michio Niwano

Analytical Sciences　28　(11)　1049-1057　2012

DOI： 10.2116/analsci.28.1049 　

ISSN： 0910-6340 1348-2246
Mechanically stable free-standing bilayer lipid membranes in microfabricated silicon chips

Azusa Oshima, Ayumi Hirano-Iwata, Yasuo Kimura, Michio Niwano

Materials Research Society Symposium Proceedings　1415　(mrsf11-1415)　93-98　2012

DOI： 10.1557/opl.2012.352 　

ISSN： 0272-9172
In situ modification of lipid-loaded MCM-41 channels with bovine serum albumin at a planar lipid bilayer for biosensing

Keiichiro Nozawa, Azusa Oshima, Tomohiro Nasu, Atsushi Shoji, Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano, Masao Sugawara

SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL　160　(1)　139-144　2011/12

DOI： 10.1016/j.snb.2011.07.024 　

ISSN： 0925-4005
微細加工で創る人工細胞膜センサ―イオンチャネルチップの実現へ向けて―

平野愛弓

未来材料　11　(11)　40-44　2011/11
Publisher: エヌ・ティー・エス
ISSN： 1346-0986
半導体加工に基づくイオンチャネルチップの開発

平野愛弓, 大嶋梓, 那須朋大, 青沼有紀, 木村康男, 庭野道夫

Molecular electronics and bioelectronics　22　(2)　97-100　2011/05/30
表面赤外分光法に基づく細胞分化過程の非標識観測

青沼有紀, 近藤康彦, 平野愛弓, 木村康男, 篠原康雄, 庭野道夫, 庭野道夫

応用物理学会学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　72nd　2011
半導体加工に基づく脂質二分子膜イオンチャネルセンサの開発

大嶋梓, 平野愛弓, 那須朋大, 木村康男, 庭野道夫, 庭野道夫

応用物理学関係連合講演会講演予稿集(CD-ROM)　58th　2011
半導体微細加工に基づく脂質二分子膜イオンチャネルチップの開発

平野愛弓, 大嶋梓, 那須朋大, 木村康男, 庭野道夫, 庭野道夫

化学系学協会東北大会プログラムおよび講演予稿集　2011　2011
微細加工に基づく人工細胞膜センサ－イオンチャネルチップへの展開－

平野愛弓

化学と工業　63　(3)　234-235　2010/03

ISSN： 0022-7684
表面赤外分光法を用いたミトコンドリア内ATP合成過程のリアルタイム評価

青沼有紀, 山口僚太郎, 阿部真帆, 平野愛弓, 平野愛弓, 木村康男, 篠原康雄, 庭野道夫

表面科学学術講演会講演要旨集　30th　2010
ナノ加工技術に基づく人工脂質二分子膜の安定化とそのセンサー応用

那須朋大, 大嶋梓, 平良祐, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫

日本分析化学会年会講演要旨集　59th　2010
ナノ構造設計に基づく安定化脂質二分子膜センサーの開発

平野愛弓, 平野愛弓, 大嶋梓, 那須朋大, 木村康男, 庭野道夫

表面科学学術講演会講演要旨集　30th　2010
平面脂質二分子膜中のメソポーラスシリカへのレセプター修飾法

野澤桂一郎, 那須朋大, 大嶋梓, 東海林敦, 平野愛弓, 庭野道夫, 菅原正雄

日本分析化学会年会講演要旨集　59th　2010
Stable and reproducible bilayer lipid membranes based on silicon microfabrication techniques

Ayumi Hirano-Iwata, Azusa Oshima, Yasuo Kimura, Michio Niwano

Advances in Planar Lipid Bilayers and Liposomes　11　(C)　71-86　2010

DOI： 10.1016/S1554-4516(10)11005-9 　

ISSN： 1554-4516
Stable lipid bilayers based on micro- and nano-fabrication

Ayumi Hirano-Iwata, Azusa Oshima, Tomohiro Nasu, Tasuku Taira, Yasuo Kimura, Michio Niwano

SUPRAMOLECULAR CHEMISTRY　22　(7-8)　406-412　2010

DOI： 10.1080/10610278.2010.487564 　

ISSN： 1061-0278
In situ real-time monitoring of biomolecular interactions by using surface infrared spectroscopy

Ayumi Hirano-Iwata, Ryo-taro Yamaguchi, Ko-ichiro Miyamoto, Yasuo Kimura, Michio Niwano

JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　105　(10)　102039-1-102039-11　2009/05

DOI： 10.1063/1.3116611 　

ISSN： 0021-8979

eISSN： 1089-7550
Applied Optics for Medicine and Biology

KIMURA Yasuo, HIRANO IWATA Ayumi

38　(4)　201-201　2009/04/10

ISSN： 0389-6625
ソフトナノテクノロジーのための計測技術

藤井政俊, 平野愛弓, 山口僚太郎, 木村康男, 庭野道夫, 杉山滋, 山内武志, 吉野智之, 桑崎誠剛, 山本公子, 大谷敏郎

表面科学　30　219-228　2009/04

DOI： 10.1380/jsssj.30.219 　
Visualizing L-glutamate fluxes in acute hippocampal slices with glutamate oxidase-immobilized coverslips

Wataru Okumura, Nobukatsu Moridera, Ena Kanazawa, Atushi Shoji, Ayumi Hirano-Iwata, Masao Sugawara

ANALYTICAL BIOCHEMISTRY　385　(2)　326-333　2009/02

DOI： 10.1016/j.ab.2008.10.047 　

ISSN： 0003-2697
ナノポーラス構造を用いた人工脂質二分子膜センサの開発

平良祐, 大嶋梓, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫, 庭野道夫

日本分析化学会年会講演要旨集　58th　2009
ポーラスアルミナフィルムを用いた人工脂質二分子膜イオンチャネルセンサの開発

平良祐, 青戸孝至, 大嶋梓, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫, 庭野道夫

応用物理学関係連合講演会講演予稿集　56th　(3)　2009
ナノ構造を用いた自立型脂質二分子膜

平野愛弓, 大嶋梓, 青戸孝至, 平良祐, 木村康男, 庭野道夫, 庭野道夫

日本バイオマテリアル学会大会予稿集　31st　2009
ナノ構造設計を用いた脂質二分子膜の安定化とそのセンサー応用

平野愛弓, 大嶋梓, 青戸孝至, 平良祐, 木村康男, 庭野道夫, 庭野道夫

化学系学協会東北大会プログラムおよび講演予稿集　2009　2009
表面赤外分光法を用いた抗原抗体反応の非標識検出：二次構造解析による特異・非特異信号の識別

平野愛弓, 小野寺恒太, 宮本浩一郎, 片岡正俊, 篠原康雄, 木村康男, 庭野道夫

表面科学　29　(9)　558-563　2008/09
Publisher: The Surface Science Society of Japan
DOI： 10.1380/jsssj.29.558 　

ISSN： 0388-5321

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This paper reviews our recent approaches for a label-free detection of protein-protein interactions which can perform simultaneous protein conformational analysis by using infrared absorption spectroscopy in the multiple internal reflection geometry (MIR-IRAS). Using this method, the target protein was detected in aqueous solution phase based on the peak height of the protein amide I and amide II bands, while discrimination of specific and nonspecific signals is made based on the secondary structure of the target protein. An antigen-antibody interaction on semiconductor surfaces was investigated as a model system, since it is well-known that antibodies largely consist of β-sheet structures. The features of our approach using MIR-IRAS combined with protein secondary structure analysis were discussed in terms of sensitivity, capability of quantitative analysis, and specific/nonspecific discrimination.
The design of molecular sensing interfaces with lipid-bilayer assemblies

Ayumi Hirano-Iwata, Michio Niwano, Masao Sugawara

TRAC-TRENDS IN ANALYTICAL CHEMISTRY　27　(6)　512-520　2008/06

DOI： 10.1016/j.trac.2008.04.006 　

ISSN： 0165-9936
In situ study of DNA attachment and hybridization at silicon surfaces by infrared absorption spectroscopy

Ken-ichi Ishibashi, Kohki Tanaka, Ayumi Hirano-Iwata, Ko-ichiro Miyamoto, Yasuo Kimura, Michio Niwano

JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　47　(4)　3204-3208　2008/04

DOI： 10.1143/JJAP.47.3204 　

ISSN： 0021-4922

eISSN： 1347-4065
表面赤外分光法を用いた脂質二分子膜形成過程のその場観察

平野愛弓, 小野寺恒太, 大嶋梓, 山口僚太郎, 木村康男, 庭野道夫, 庭野道夫

応用物理学会学術講演会講演予稿集　69th　(3)　2008
多重内部反射型赤外吸収分光による金薄膜上のDNA固定化とハイブリダイゼーションの検出

田中公貴, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫

表面科学講演大会講演要旨集　27th　159　2007/11/01

DOI： 10.14886/sssj.27.0.159.0 　
Label-free detection of protein-protein interactions at the GaAs/Water interface through surface infrared spectroscopy: Discrimination between specific and nonspecific interactions by using secondary structure analysis

Kota Onodera, Ayumi Hirano-Iwata, Ko-Ichiro Miyamoto, Yasuo Kimura, Masatoshi Kataoka, Yasuo Shinohara, Michio Niwano

LANGMUIR　23　(24)　12287-12292　2007/11

DOI： 10.1021/la7022192 　

ISSN： 0743-7463
Development of Biosensing Methods for Extracellular Neuronal Messengers and Their Application to In Situ Detection in Acute Brain Slices

Ayumi Hirano

Bunseki Kagaku　55　(8)　535-546　2006/10/10
Publisher: The Japan Society for Analytical Chemistry
DOI： 10.2116/bunsekikagaku.55.535 　

ISSN： 0525-1931
Receptors and enzymes for medical sensing of L-glutamate

Ayumi Hirano, Masao Sugawara

MINI-REVIEWS IN MEDICINAL CHEMISTRY　6　(10)　1091-1100　2006/10

DOI： 10.2174/138955706778560102 　

ISSN： 1389-5575
Autophosphorylation of alpha CaMKII is not a general requirement for NMDA receptor-dependent LTP in the adult mouse

Sam F. Cooke, Jianqun Wu, Florian Plattner, Michael Errington, Michael Rowan, Marco Peters, Ayumi Hirano, Karl D. Bradshaw, Roger Anwyl, Timothy V. P. Bliss, K. Peter Giese

JOURNAL OF PHYSIOLOGY-LONDON　574　(3)　805-818　2006/08

DOI： 10.1113/jphysiol.2006.111559 　

ISSN： 0022-3751
Design and Application of Planar Bilayer Lipid Membranes Containing Biological Ion Channels for Chemical Sensing

Masao Sugawara, Ayumi Hirano

Advances in Planar Lipid Bilayers and Liposomes　1　(C)　221-245　2005

DOI： 10.1016/S1554-4516(05)01008-2 　

ISSN： 1554-4516
A Glass Capillary Microelectrode Based on Capillarity and Its Application to the Detection of L-Glutamate Release in Mouse Brain Slices

Ayumi Hirano, Masao Sugawara

Bunseki　652-654　2004/11
Acute effect of corticosterone on N-methyl-D-aspartate receptor-mediated Ca2+ elevation in mouse hippocampal slices

S Sato, H Osanai, T Monma, T Harada, A Hirano, M Saito, S Kawato

BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS　321　(2)　510-513　2004/08

DOI： 10.1016/j.bbrc.2004.06.168 　

ISSN： 0006-291X
Development and application of capillary electrochemical sensors

M Sugawara, A Hirano

BUNSEKI KAGAKU　51　(12)　1121-1133　2002/12

DOI： 10.2116/bunsekikagaku.51.1121 　

ISSN： 0525-1931
Development and application of capillary electrochemical sensors

Masao Sugawara, Ayumi Hirano

Bunseki Kagaku　51　(12)　1121-1133　2002
Publisher: Japan Society for Analytical Chemistry
DOI： 10.2116/bunsekikagaku.51.1121 　

ISSN： 0525-1931
Highly sensitive detection of abasic sites in DNA

Ayumi Hirano, Masao Sugawara

BIO INDUSTRY　19　14--23　2002
Design and application of ion-channel sensors based on biological and artificial receptors

Masao Sugawara, Ayumi Hirano, Philippe Bühlmann, Yoshio Umezawa

Bulletin of the Chemical Society of Japan　75　(2)　187-201　2002

DOI： 10.1246/bcsj.75.187 　

ISSN： 0009-2673
Potentiometric Responses of Polymeric Liquid Membranes Based on Hydrophobic Chelating Agents to Metal Ions

Yasoo Itoh, Yoshihisa Ueda, Yoshihisa Ueda, Ayumi Hirano, Ayumi Hirano, Masao Sugawara, Masao Sugawara, Koji Tohda, Hideo Akaiwa, Yoshio Umezawa

Analytical Sciences　17　621-627　2001/12/01

DOI： 10.2116/analsci.17.621 　

ISSN： 0910-6340
A glass capillary ultramicroelectrode with an electrokinetic sampling ability

A. Hirano, M. Kanai, T. Nara, M. Sugawara

Analytical Sciences　17　(1)　37-43　2001

DOI： 10.2116/analsci.17.37 　

ISSN： 0910-6340
A single-channel method for evaluation of very magnitudes of Ca2+ ion fluxes through ε4/ζ1 N-methyl-D-aspartate receptor channels in bilayer lipid membranes

Masaki Wakabayashi, Ayumi Hirano, Masao Sugawara, Shigeo Uchino, Sadayo Nakajima-Iijima

Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis　24　(3)　453-460　2001

DOI： 10.1016/S0731-7085(00)00467-2 　

ISSN： 0731-7085
Evaluation and comparison of ion permeation and agonist selectivities for N-methyl-D-aspartate receptor channels with different subunit compositions in bilayer lipid membranes based on integrated single-channel currents

A Hirano, M Wakabayashi, M Sugawara, S Uchino, S Nakajima-Iijima

ANALYTICAL BIOCHEMISTRY　283　(2)　258-265　2000/08

DOI： 10.1006/abio.2000.4650 　

ISSN： 0003-2697
A Single-Channel Sensor for Evaluation of Very Magnitude of Ca²⁺ Ions Passed through ε4/ζ1 N-Methyl-D-Aspartate Receptor Channel in Bilayer Lipid Membranes.

若林正樹, 平野愛弓, 内野茂夫, 飯島貞代, 高木弦, 菅原正雄

日本化学会講演予稿集　78th　(1)　2000

ISSN： 0285-7626
Fundamental studies on chemical sensing based on receptor-incorporated bilayer lipid membranes

M Sugawara, A Hirano

BUNSEKI KAGAKU　47　(12)　903-917　1998/12

DOI： 10.2116/bunsekikagaku.47.903 　

ISSN： 0525-1931
Planar lipid bilayer membrane glutamic acid ion channel sensor. Evaluation of agonist chemoselectivity based on molecular species.

平野愛弓, 菅原正雄, 梅沢喜夫, 内野茂夫, 飯島貞代

分析化学討論会講演要旨集　59th　1998
Chemical sensing based on receptor proteins-evaluation of physiologically more relevant agonist selectivity-

Masao Sugawara, Takeaki Ozawa, Ayumi Hirano, Jun Nakanishi, Moritoshi Sato, Yoshio Umezawa

Hyomen　35　660--668　1997

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Books and Other Publications 6

ブルーバックス「すごいぞ！身の回りの表面科学」

平野愛弓

2015/10/20
Advances in Planar Lipid Bilayers and Liposomes Vol.11

Ayumi Hirano-Iwata, Azusa Oshima, Yasuo Kimura, Michio Niwano

2010/10
Advances in Planar Lipid Bilayers and Liposomes Vol.1

M. Sugawara, A. Hirano

Elsevier　2005
Analytical Techniques-from science to nano/bio

Sugawara Masao, Ayumi Hirano

エヌ・ティー・エス　2004
Affinity Biosensors, Techniques and Protocols

M. Sugawara, A. Hirano, Y. Umezawa

Humana Press　1998
Biological supersensors

Ayumi Hirano, Takeaki Ozawa, Masao Sugawara, Yoshio Umezawa

Kyoritsu　1997

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Presentations 285

Modular Topology Enhances Reservoir Computing Performance in Biological Neuronal Networks

Sumi Takuma, Yamamoto Hideaki, Katori Yuichi, Ito Koki, Sato Shigeo, Hirano-Iwata Ayumi

IEICE Proceeding Series　2023/09/21

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Reservoir computing is a machine learning paradigm that employs high-dimensional dynamical systems for information processing. Although biological neuronal networks (BNNs) have been utilized to implement reservoir computing to provide insight into their computation properties, the neurons in conventional cultured neuronal networks are randomly connected, generating atypical dynamics characterized by highly correlated bursting activity not observed in healthy brains. In this study, we used micropatterning technology to fabricate BNNs with modular topology, a structural feature conserved in brain networks, and to understand how the dynamics within non-random networks of neuronal cells are linked to computing. Our study demonstrated that the modular BNN reservoir is capable of classifying both image and time-series data above chance levels. The modular structure in BNN contributes to the increased reservoir computing performance, in line with previous computational models with neuromorphic networks. Combining experiments with biological neuronal network and computational modeling can advance our understanding of computing principles in multicellular neuronal networks.
Bottom-Up Investigation of Multicellular Computing Within Biological Neuronal Networks

Yamamoto Hideaki, Sumi Takuma, Sato Yuya, Sato Shigeo, Hirano-Iwata Ayumi

IEICE Proceeding Series　2023/09/21

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In this presentation, we will first introduce our studies aimed at reproducing an evolutionarily-conserved net-work structure in cultured neuronal networks on engineered glass coverslips and CMOS-based high-density microelectrode arrays. We then describe our recent attempts to couple the engineered neuronal networks with external stimulation to reveal their response to noise and spatiotemporally-patterned inputs to show that bioengineering technologies offer novel tools in investigating computational aspects of multicellular networks of biological neurons.
Time-Series Classification in Micropatterned Neuronal Network Reservoirs

Takuma Sumi, Hideaki Yamamoto, Yuichi Katori, Koki Ito, Shigeo Sato, Ayumi Hirano-Iwata

IEICE Proceeding Series　2022/12/12

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Reservoir computing provides a novel framework to understand how the dynamics within biological neuronal networks (BNNs) is linked to information processing. Here, we used micropatterned substrates to fabricate BNNs with modular topology, one of the important structural features of brain networks, and realized a reservoir system with the modular BNN. Using image and time-series classification tasks, we evaluated the reservoir computing properties of the BNN reservoirs. The results show that modularity facilitates the separation between the trajectories of the neuronal responses to different spatial patterns, pointing to the functional advantage of the animals to modular topology within the nervous systems.
Parallel recordings of hERG channel currents using a solvent-free lipid bilayer microarray

Tadaki Daisuke, Miyata Ryusuke, Yamaura Daichi, Araki Shun, Sato Madoka, Komiya Maki, Ma Teng, Yamamoto Hideaki, Niwano Michio, Hirano-Iwata Ayumi

JSAP Annual Meetings Extended Abstracts　2021/02/26
Reservoir computing properties of in-silico/in-vitro modular neuronal networks

Sumi Takuma, Yamamoto Hideaki, Takemuro Taiki, Moriya Satoshi, Sato Shigeo, Hirano-Iwata Ayumi

JSAP Annual Meetings Extended Abstracts　2021/02/26
Introduction of lateral voltage as a new input for artificial lipid bilayer systems

Watanabe Takaya, Sato Madoka, Komiya Maki, Kanomata Kensaku, Ma Teng, Tadaki Daisuke, Hirose Fumihiko, Hirano Ayumi

Abstract book of Annual Meeting of the Japan Society of Vacuum and Surface Science　2021

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Phospholipid bilayer is the basic structure of cell membranes. Artificially formed planar bilayer lipid membrane (BLM) has been widely used as a system for the functional analysis of membrane proteins. However, the measurement method has remained unchanged for several decades. Transmembrane voltage is usually used as the input, and the measured transmembrane current is used as the output of the system. In this work, we propose a method to improve the control of the BLM system by applying a voltage parallel to the BLM (lateral voltage) in addition to the traditional transmembrane voltage. The effects of the lateral voltage on the ion-channel-incorporated BLM systems were investigated.
Interfacial structure and size distribution of nanobubbles

Niwano Michio, Iwata Kazuki, Ma Teng, Tadaki Taisuke, Hirano-Iwata Ayumi

Abstract book of Annual Meeting of the Japan Society of Vacuum and Surface Science　2021

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We have investigated the particle size distribution of nanobubbles (NBs) the nanoparticle tracking analysis method and found that the particle size is discrete and increases by a factor of √2. We interpreted that this peculiar particle size distribution is caused by the fact that NBs of the same size tend to coalesce with each other, and simulated the particle size distribution incorporating this effect, and found that it can generally reproduce the experiment. The results of recent studies on the interfacial structure of NBs will also be presented.
Impact of electrical field noise on micropatterned neuronal networks

Sumi Takuma, Yamamoto Hideaki, Wakimura Kei, Sato Shigeo, Hirano-Iwata Ayumi

JSAP Annual Meetings Extended Abstracts　2020/02/28
Coalescence and stability of nanobubbles

庭野道夫, MA Teng, 但木大介, 平野愛弓, 平野愛弓

応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　2020
Fabrication of pressure mapping sensors based on piezoelectric PVDF films in which micro metal wires are embedded as electrodes

松本晋太朗, 但木大介, 山宮慎, MA Teng, 今井裕司, 平野愛弓, 平野愛弓, 庭野道夫

応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　2020
Highly sensitive hydrogen detection of a gas sensor based on TiO₂ nanotube thin films

木村康男, 阿部宏之, MA Teng, 但木大介, 平野愛弓, 平野愛弓, 庭野道夫

応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　2020
Coalescence mechanism of nanobubbles

庭野道夫, MA Teng, 但木大介, 平野愛弓, 平野愛弓

応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　2020
Bio-hybrid membrane as a platform for new nanodevices

Ma Teng, Feng Xingyao, Tadaki Daisuke, Hirano-Iwata Ayumi

Abstract book of Annual Meeting of the Japan Society of Vacuum and Surface Science　2020

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In this presentation, a new platform based on bio-hybrid membranes will be proposed and discussed in detail. The bio-hybrid membrane is a 2D structure composed of lipid molecules and functional nanomaterials. It has the advantage of lipid bilayer structure, such as flowability, ultrathin thickness and ultrahigh resistance. At the same time, it possesses optical, electrical, magnetic functionality of the nanomaterials. Furthermore, due to the unique molecular packing in the structure, new properties can be discovered from the bio-hybrid membrane. Using the bio-hybrid membrane, we were able to discover unique properties and fabricate high-performance photodetectors and gas sensors. The bio-hybrid membrane introduced here is a flexible and feasible platform for novel nanodevices.
Culturing primary neurons on an ultrasoft silicone gel with biomimetic stiffness

Sumi Takuma, Yamamoto Hideaki, Hirano-Iwata Ayumi

JSAP Annual Meetings Extended Abstracts　2019/09/04
The self-assembly of nanoparticle-inserted hybrid lipid membranes at water/air interface

Xingyao Feng, Teng Ma, Takafumi Deguchi, Ayumi Hirano-Iwata

2019/04/18
金チオール修飾表面を用いたPVDF膜中の分極処理

但木大介, 山宮慎, 馬騰, 今井裕司, 平野愛弓, 庭野道夫

電子デバイス研究会　2019/04/18
In-situ observation of photocatalytic degradation of organic molecules by TiO2 nanotube arrays

Teng Ma, Yasuo Kimura, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata

2019/04/18
ナノ・マイクロ加工に基づく人工細胞膜デバイスの創成と薬物副作用センサへの応用

平野愛弓, 但木大介, 山浦大地, 加藤美生, 小宮麻希, 井上遥, 戸澤譲, 馬騰, 山本英明, 庭野道夫

電子デバイス研究会　2019/04/18
白金微粒子を坦持した酸化チタンナノチューブ薄膜を用いた高感度ガスセンサ

阿部宏之, 馬騰, 但木大介, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫

平成31年電気学会全国大会　2019/03/14
完全混合する脂質二重膜中でコレステロールが誘起するマイクロドメイン形成

ゴーウェイシェンメルヴィン, 平野愛弓, 庭野道夫, 手老龍吾

第66回応用物理学会春季学術講演会　2019/03/11
Self-assembled Lipid Membranes Doped with Organic Molecules

Xingyao Feng, Teng Ma, Takafumi Deguchi, Ayumi Hirano-Iwata

2019/03/11
マイクロパターン培養細胞を用いた神経回路応答の構成論的解析

早川岳志, 山本英明, 平野愛弓

第66回応用物理学会春季学術講演会　2019/03/11
規則ナノ細孔を有する多孔質アルミナ薄膜を用いたナノバブル発生

庭野道夫, 馬騰, 但木大介, 平野愛弓

第66回応用物理学会春季学術講演会　2019/03/11
フラーレン微粒子ドープ脂質二分子膜の導電率制御

八巻友祐, 長谷山拓実, 鹿又健作, 吉田一樹, 有馬ボシールアハンマド, 平野愛弓, 廣瀬文彦

電子情報通信学会CPM研究会　2019/03/01
人工脂質二分子膜系と無細胞合成系の融合に基づくhERGチャネルに対する薬物副作用の定量

横田澪央, 加藤美生, 山浦大地, 常田悠介, 佐藤まどか, 但木大介, 小宮麻希, 山本英明, 井上遥香, 戸澤譲, 庭野道夫, 平野愛弓

電子情報通信学会CPM研究会　2019/03/01
P3HTを混合した自立型脂質二分子膜の光応答特性

平田はるか, 冨岡康貴, 高島匠吾, 守屋雅隆, 廣瀬文彦, 平野愛弓, 水柿義直

電子情報通信学会CPM研究会　2019/03/01
粒径の異なる2種類の金ナノ粒子から成るランダム配列の電気的特性

関根一真, 森林誠, 守屋雅隆, 谷貝知起, 島田宏, 平野愛弓, 廣瀬文彦, 水柿義直

電子情報通信学会CPM研究会　2019/03/01
マイクロ加工技術に基づく人工細胞膜デバイスの開発 Invited

平野愛弓

日本学術振興会産学協力研究委員会半導体界面制御技術第154委員会第111回研究会　2019/02/01
Structural evolution for highly efficient perovskite solar cells International-presentation

Teng Ma, Ayumi Hirano-Iwata

International Conference on Perovskite and Organic Photovoltaics and Optoelectronics　2019/01/28
圧力マッピングへの応用を指向した金属細線包埋型PVDF薄膜センサの作製

但木大介, 山宮慎, MA Teng, 今井裕司, 平野愛弓, 平野愛弓, 庭野道夫

応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　2019
多孔質アルミナ薄膜を用いて発生したナノバブルの特性

庭野道夫, MA Teng, 但木大介, 平野愛弓, 平野愛弓

応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　2019
白金微粒子担持した酸化チタンナノチューブ薄膜を用いた高感度ガスセンサ

阿部宏之, MA Teng, 但木大介, 平野愛弓, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫

応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM)　2019
人工細胞膜に基づいたイオンチャネルタンパク質の新規解析系の開発

小宮麻希, 横田澪央, 常田悠介, 佐藤まどか, 加藤美生, 山浦大地, 但木大介, 馬騰, 山本英明, 庭野道夫, 平野愛弓, 平野愛弓

日本分析化学会年会講演要旨集(Web)　2019
Analysis of ion channel openings using bilayer lipid membranes

Yokota Ryo, Hirano-Iwata Ayumi, Tsuneta Yusuke, Sato Madoka, Kato Miki, Yamaura Daichi, Tadaki Daisuke, Komiya Maki, Yamamoto Hideaki, Niwano Michio

Abstract book of Annual Meeting of the Japan Society of Vacuum and Surface Science　2019

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人工脂質二重膜内で膜タンパク質の融合サイトとして働く微小ドメイン

ゴーウェイシェンメルヴィン, 平野愛弓, 庭野道夫, 手老龍吾

電気学会光・量子デバイス研究会「医療・バイオ応用を目指したナノ加工　2018/12/20
Advantages of interdigitated structure over traditional sandwich structure for highly efficient perovskite solar cells

Teng Ma, Ayumi Hirano-Iwata

12th Aseanian Conference on Nano-hybrid Solar Cells　2018/12/18
Stable Lipid Bilayers in Microfabricated Silicon Chips as a Platform for Ion Channel Proteins Invited

HIRANO-Iwata Ayumi

Taiwan-Japan-Korea Trilateral Conference on Nanomedicine　2018/12/13
Microfabricated drug screening platforms for ion channel proteins Invited

HIRANO-Iwata Ayumi

The 19th RIES-HOKUDAI International Symposium　2018/12/11
Lipid-assisted self-assembly of bio-hybrid membranes

Xingyao Feng, Teng Ma, Takafumi Deguchi, Ayumi Hirano-Iwata

2018/12/06
Surface micropatterning techniques for reconstituting functional neuronal networks in culture Invited

H. Yamamoto, A. Hirano-Iwata

Pacific Rim Symposium on Surfaces, Coatings & Interfaces (PacSurf 2018)　2018/12/02
Ink-jet printed 3D-microelectrode arrays for neuroelectronic interfaces and sensing applications

N. Adly, L. Grob, P. Rinklin, S. Zips, K. Terkan, L. Weiss, H. Yamamoto, A. Hirano-Iwata, B. Wolfrum

2018 Materials Research Society (MRS) Fall Meeting　2018/11/25
PVDF膜中の配向分極制御のための金表面処理

山宮慎, 但木大介, 馬騰, 今井裕司, 平野愛弓, 庭野道夫

日本表面真空学会学術講演会　2018/11/19
モジュール構造型神経回路モデルにおける興奮性－抑制性均衡とネットワークダイナミクス

守谷哲, 山本英明, 袁之雄, 井手克哉, 脇村桂, 平野愛弓, 久保田繁, 佐藤茂雄

電子情報通信学会ニューロコンピューティング(NC)研究会　2018/10/19
階層的モジュール構造を有する神経回路網モデルにおける活動パターンの機能的複雑性

袁之雄, 山本英明, 守谷哲, 井手克哉, 久保田繁, 佐藤茂雄, 平野愛弓

電子情報通信学会ニューロコンピューティング(NC)研究会　2018/10/19
シリコン微細加工に基づく薬物副作用センサの開発 Invited

平野愛弓

第9回有機分子・バイオエレクトロニクスの未来を拓く若手研究者討論会　2018/09/29
階層的モジュール構造を有する培養神経回路のin vitro再構成

井手克哉, 山本英明, 脇村桂, 守谷哲, 袁之雄, 久保田繁, 佐藤茂雄, 平野愛弓

第79回応用物理学会秋季学術講演会　2018/09/18
Auチオール修飾表面を用いたPVDF膜中の配向分極制御

山宮慎, 但木大介, 馬騰, 今井裕司, 平野愛弓, 庭野道夫

第79回応用物理学会秋季学術講演会　2018/09/18
Bottom-up engineering of neuronal nework function using microfabricated surfaces Invited

H. Yamamoto, K. Ide, K. Wakimura, A. Hirano-Iwata

European Materials Research Society (E-MRS) 2018 Fall Meeting　2018/09/17
Microfabricated Silicon Devices for Ion Channel Reconstitution Invited

HIRANO-Iwata Ayumi

2018/09/16
半導体微細加工で創る薬物副作用センサチップ Invited

平野愛弓

第３５回無機・分析化学コロキウム　2018/06/01
イオンチャネル計測に用いられる脂質二重膜内のマイクロドメインのフォスファチジルエタノールアミン濃度依存性

メルヴィンゴーウェイシェン, 平野愛弓, 庭野道夫, 手老龍吾

電子デバイス研究会　2018/04/20
金ナノ粒子ランダム入れるにおいて観測された単一電子トランジスタ的な特性

長谷山拓実, 鹿又健作, 三浦正範, 有馬ボシールアハマド, 久保田繁, 手老龍吾, 平野愛弓, 廣瀬文彦

電子デバイス研究会　2018/04/20
微細加工に基づく人工細胞膜の安定化と薬物副作用センサへの応用

平野愛弓, 但木大介, 山浦大地, 荒田航平, 大堀健, 井上遥香, 馬騰, 山本英明, 戸澤譲, 庭野道夫

電子デバイス研究会　2018/04/20
Lateral Charge transport in perovskite soalr cells

Teng Ma, Daisuke Tadaki, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata

2018/04/19
金属細線を包埋したPVDFフレキシブル圧力センサの作製

但木大介, 山宮慎, 馬騰, 今井裕司, 平野愛弓, 庭野道夫

電子デバイス研究会　2018/04/19
The full potential of integrated-back-contacted perovskite solar cells unveiled by numerical simulation technique

Teng Ma, Daisuke Tadaki, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata

Materials Research Society 2018 spring meeting　2018/04/06
Ag細線を包埋したPVDFフレキシブル圧力センサ

山宮慎, 但木大介, 馬騰, 今井裕司, 平野愛弓, 庭野道夫

第65回応用物理学会春季学術講演会　2018/03/18
PCBM包埋脂質二分子膜への光照射における電流応答

出口貴史, 馬騰, 鹿又健作, 山浦大地, 但木大介, 廣瀬文彦, 平野愛弓

第65回応用物理学会春季学術講演会　2018/03/18
Boosting the power conversion efficiency of perovskite solar cells

T. Ma, D. Tadaki, M. Niwano, A. Hirano-Iwata

2018/03/17
ITO支持型脂質二分子膜の光センサ応用

長谷山拓実, 鹿又健作, 有馬ボシールアハマド, 三浦正範, 久保田繁, 手老龍吾, 平野愛弓

電子情報通信学会電子部品材料研究会若手ミーティング　2018/03/02
生体二次元材料・脂質二分子膜に基づくバイオデバイスの創成 Invited

平野愛弓

グラフェンコンソーシアム第16回研究講演会　2018/02/26
Biomimetic culture of primary neurons using ultrasoft gels

Sumi Takuma, Yamamoto Hideaki, Hayakawa Takeshi, Ide Katsuya, Kino Hisashi, Tanaka Tetsu, Hirano Ayumi

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　2018

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Mechanical properties of scaffolds have recently been found to impose strong impact on the behavior of cultured cells. Here, we focused on the effect of scaffold’s elastic modulus on the development of synaptic connections in cultured neurons, and established a novel system for culturing rat cortical neurons on an ultrasolft gel surface with an elastic modulus resembling the brain. Impact of the soft scaffold on the amplitude of synaptic currents and spontaneous neuronal activity, analyzed via patch -clamp recording and fluorescence calcium imaging, will also be presented.
Quantification of Drug Side Effects on Cell-Free Synthesized Ion-Channels Reconstituted in Bilayer Lipid Membranes

Kato Miki, Hirano Ayumi, Inoue Haruka, Yamaura Daichi, Yokota Reo, Komiya Maki, Tadaki Daisuke, Yamamoto Hidaka, Tozawa Yuzuru, Niwano Michio

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　2018

More details Close

We aim to develop a drug screening system based on a reconstitution system in which ion channels are embedded in an artificial lipid bilayer membrane (BLM). We have been developing stable BLMs based on silicon (Si) microfabrication. We previously reported on efficient incorporation of ion channels in BLMs. Here we applied this system to a cell-free synthesized hERG channel and tried to quantify drug side effects on this channel.
Generation of nano-bubbles by a porous alumina thin film with ordered nano-holes.

Niwano Michio, Ma Teng, Tadaki Daisuke, Hirano-Iwata Ayumi

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　2018

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We have proposed a simple method of generating nano-bubbles (NBs) by a porous alumina film with ordered nano-scaled holes. We have investigated the size distribution of NBs generated by our proposed method using the nano tracking analysis (NTA). We found that the diameter of the NBs is in the range of 50-150 nm and depends on the kind of the gas in NBs.
PCBM包埋脂質二分子膜への光照射における電流応答

出口貴史, 馬騰, 鹿又健作, 山浦大地, 但木大介, 廣瀬文彦, 平野愛弓

応用物理学会東北支部第72回学術講演会　2017/11/30
金属細線を包埋したPVDF圧力センサの作製

山宮慎, 但木大介, 馬騰, 今井裕司, 平野愛弓, 庭野道夫

応用物理学会東北支部第72回学術講演会　2017/11/30
Reconstitution of Ion Channel Functions in Artificially Formed Cell Membranes International-presentation Invited

HIRANO-Iwata Ayumi

5th Ito International Research Conference, RIKEN Contennial Anniversary, ISSP International workshop & Surface and Interface Spectroscopy 2017 (IIRC5)　2017/11/23
人工細胞膜に基づく薬物副作用センサ Invited

平野愛弓

第２１回次世代医工学研究会　2017/09/14
半導体微細加工で創る薬物副作用センサ Invited

平野愛弓

REDEEMシンポジウム　2017/09/09
単分子貼り合わせ法を用いた脂質二分子膜形成時に見られる静電容量値の変化と膜寿命との相関関係

高島匠吾, 守屋雅隆, 木村康男, 平野愛弓, 水柿義直

第78回応用物理学会秋季学術講演会　2017/09/07
マルチウェル型チャンバーによる高効率薬物副作用検査系の構築

山浦大地, 宮田隆典, 荒木駿, 但木大介, 山本英明, 平野愛弓

第78回応用物理学会秋季学術講演会　2017/09/07
ITO上PCBMドープ脂質膜の可視光照射による光起電力効果

鹿又健作, 長谷山拓実, 平野愛弓, 廣瀬文彦

第78回応用物理学会秋季学術講演会　2017/09/06
生体分子パターンの形状による神経細胞回路のモジュール間相互作用の制御

井手克哉, 山本英明, 守谷哲, 脇村桂, 谷井孝至, 秋間学尚, 久保田繁, 佐藤茂雄, 庭野道夫, 平野愛弓

第78回応用物理学会秋季学術講演会　2017/09/05
マイクロコンタクトプリンティング法による生体分子パターニングと培養神経回路の構造制御

山本英明, 松村亮佑, 井手克哉, 早川岳志, 脇村桂, 庭野道夫, 平野愛弓

第78回応用物理学会秋季学術講演会　2017/09/05
可視光応答酸化チタンの光触媒作用を活用した液中表面改質と細胞パターニング

河野翔, 黒飛敦, 服部晃平, 山本英明, 平野愛弓, 谷井孝至

第37回表面科学学術講演大会　2017/08/19
ナノ・マイクロ構造制御に基づく人工細胞膜の安定化

平野愛弓, 但木大介, 大堀健, 荒田航平, 馬騰, 山本英明, 庭野道夫

第37回表面科学学術講演大会　2017/08/19
金ナノ粒子ランダム配列において室温で観測された負性微分抵抗のゲート電圧変調

守屋雅隆, Tran Thi Thu Huong, 森林誠, 松本和彦, 島田宏, 木村康男, 平野愛弓, 水柿義直

第78回応用物理学会秋季学術講演会　2017/08/08
半導体微細加工で創るイオンチャネルセンサ Invited

平野愛弓

イオンチャネル研究会　2017/08/02
半導体微細加工で創る人工細胞膜を用いた薬物副作用センサ Invited

平野愛弓

Nanion-東京女子医科大学イオンチャネルフォーラム2017　2017/07/27
神経回路の同期的活動に対するモジュール構造の影響に関する計算論的研究

守谷哲, 山本英明, 秋間学尚, 平野愛弓, 庭野道夫, 久保田繁, 佐藤茂雄

電子情報通信学会ニューロコンピューティング(NC)研究会　2017/07/06
Reconstitution and Recording Ion Channel Activities in Artificially Formed Cell Membranes International-presentation Invited

HIRANO-Iwata Ayumi

9th International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics　2017/06/27
3電極間に滴下法で作製した金ナノ粒子ランダム配列における単一電子帯電効果

森林誠, 松本和彦, Tran Thi Thu Huong, 守屋雅隆, 島田宏, 木村康男, 平野愛弓, 水柿義直

電子情報通信学会電子デバイス(ED）研究会　2017/04/21
Solution-processed perovskite film for photovoltaic applications

Teng Ma, Daisuke Tadaki, Michio Niwano, Ayumi Hirano-Iwata

2017/04/21
安定な人工脂質二分子膜形成のためのテーパー構造を有した微細孔をもつ半導体シリコンチップの作製

但木大介, 山浦大地, 荒木駿, 吉田美優, 荒田航平, 大堀健, 山本英明, 庭野道夫, 平野愛弓

2017/04/21
自己組織化単分子膜による自立型脂質二分子膜の膜特性制御

山浦大地, 但木大介, 荒木駿, 吉田美優, 荒田航平, 大堀健, 山本英明, 庭野道夫, 平野愛弓

電子情報通信学会電子デバイス(ED）研究会　2017/04/21
半導体微細加工に基づく薬物副作用センサの開発 Invited

平野愛弓

2017年度電子デバイス研究会（ED研）　2017/04/21
Controlled growth of perovskite crystals for photovoltaic applications

電子情報通信学会電子デバイス(ED）研究会　2017/03/21
Microfabricated silicon devices for ion channel reconstutution

平野愛弓

第64回応用物理学会春季学術講演会　2017/03/17
微細加工シリコンチップにおける脂質二分子膜中のイオンチャネル電流計測

荒田航平, 平野愛弓, 但木大介, 山浦大地, 荒木駿, 吉田美優, 大堀健, 山本英明, 庭野道夫

第64回応用物理学会春季学術講演会　2017/03/17
半導体シリコンチップ上に作製された微細孔における安定な人工脂質二分子膜形成のためのエッジ構造の最適化

但木大介, 平野愛弓, 山浦大地, 荒木駿, 吉田美優, 荒田航平, 大堀健, 山本英明, 庭野道夫

第64回応用物理学会春季学術講演会　2017/03/17
Fabrication of Au-nanoparticle-embedded lipid bilayer membranes supported on solid substrates

Naotoshi Sakaguchi, Ryosuke Kimura, Yasuo Kimura, Ayumi Hirano-Iwata, Toshio Ogino

2017/03/15
モジュール構造型培養神経回路の計算論的モデリング

山本英明, 守谷哲, 井手克哉, 松村亮佑, 秋間学尚, 久保田繁, 谷井孝至, 佐藤茂雄, 庭野道夫, 平野愛弓

第64回応用物理学会春季学術講演会　2017/03/14
モジュール構造型神経回路モデルにおける自発活動パターンのばらつきに関する考察

守谷哲, 山本英明, 井手克哉, 秋間学尚, 平野愛弓, 庭野道夫, 久保田繁, 佐藤茂雄

電子情報通信学会ニューロコンピューティング(NC)研究会　2017/03/13
Functional integration of human ion channels in artificially formed bilayer lipid membranes

Hirano-Iwata Ayumi, Tadaki Daisuke, Yamaura Daichi, Araki Shun, Yoshida Miyu, Arata Kohei, Ohori Takeshi, Yamamoto Hideaki, Niwano Michio

JSAP Annual Meetings Extended Abstracts　2017/03/01
微細加工シリコン基板に基づく脂質二分子膜へのヒトイオンチャネル機能の再構成

吉田美優, 平野愛弓, 山本英明, 但木大介, 庭野道夫

2016年真空・表面科学合同講演会　2016/11/29
自己組織化単分子膜修飾による自立型脂質二分子膜の安定性の制御

山浦大地, 但木大介, 荒木駿, 吉田美優, 荒田航平, 山本英明, 荻野俊郎, 庭野道夫, 平野愛弓

2016年真空・表面科学合同講演会　2016/11/29
モジュール型神経回路モデルにおける構造と同期活動の解析

守谷哲, 山本英明, 秋間学尚, 平野愛弓, 庭野道夫, 久保田繁, 佐藤茂雄

電子情報通信学会ニューロコンピューティング(NC)研究会　2016/11/19
人工細胞膜を用いたチャネルデバイスによる薬物副作用のセンシング Invited

平野愛弓

応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会講習会　2016/11/07
マイクロ加工表面を用いた神経信号伝達の整流性制御

松村亮佑, 山本英明, 桂林秀太郎, 平野愛弓, 庭野道夫

第77回応用物理学会秋季学術講演会　2016/09/13
Reconstitution of human ion channels in lipid bilayers formed in microfabricated apertures

A. Hirano-Iwata, M. Yoshida, S. Araki, D. Tadaki, R. Miyata, K. Ishibashi, K. Arata, T. Ohori, H. Yamamoto, M. Niwano

2016/09/13
Reconstitution of human ion channels in lipid bilayers formed in microfabricated apertures

Hirano-Iwata Ayumi, Yoshida Miyu, Araki Shun, Tadaki Daisuke, Ishibashi Kenichi, Arata Kohei, Takeshi Ohori, Yamamoto Hideaki, Michio Niwano

JSAP Annual Meetings Extended Abstracts　2016/09/01
ナノ形状設計に基づく人工細胞膜の安定化とそのセンサ応用 Invited

平野愛弓

機能物質セミナー　2016/05/19
それぞれ粒径の異なるナノ粒子を散布して作製した2種類の単一電子素子

平野愛弓

守屋雅隆, Tran Thi Thu Huong, 松本和彦, 島田宏, 木村康男, 平野愛弓, 水柿義直　2016/04/21
固体基板への固定による生体物質の評価

荻野俊郎, 伊藤和希, 横田圭司, 小川裕太, 松村幸子, 南澤宝美后, 菅加奈子, 芝清隆, 木村康男, 平野愛弓

電子情報通信学会電子デバイス(ED）研究会　2016/04/21
安定な人工脂質二分子膜形成のための微細孔を有するシリコンチップの作製

但木大介, 平野愛弓, 石橋健一, 荒木駿, 吉田美優, 荒田航平, 大堀健, 山本英明, 庭野道夫

電子情報通信学会電子デバイス(ED）研究会　2016/04/21
微細加工脂質二分子膜チップへのイオンチャネルの包埋

平野愛弓, 吉田美優, 荒木駿, 但木大介, 山本英明, 庭野道夫

電子情報通信学会電子デバイス(ED）研究会　2016/04/21
繰り返し金ナノ粒子を散布することで作製した単一電子素子

第63回応用物理学会春季学術講演会　2016/03/21
微細加工イオンチャネルチップにおけるチャネル包埋促進

第63回応用物理学会春季学術講演会　2016/03/19
細胞シートの電気抵抗を活用した神経細胞外計測の信号増強

第63回応用物理学会春季学術講演会　2016/03/19
マイクロパターン表面を用いた培養神経回路の構造・機能制御

第63回応用物理学会春季学術講演会　2016/03/19
半導体微細加工に基づくイオンチャネル再構成系の構築と薬物スクリーニング系への応用

第８９回日本薬理学会年会　2016/03/09
Extraction of morphological features of exosomes adsorbed on substrates for host cell identification

Ito Kazuki, Ogawa Yuta, Yokota Keiji, Matsumura Sachiko, Minamisawa Tamiko, Suga Kanako, Shiba Kiyotaka, Kimura Yasuo, Hirano-Iwata Ayumi, Ogino Toshio

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　2016
Observation of metal nanoparticles incorporation into lipid bilayers by membrane fusion

Sakaguchi Naotoshi, Kimura Ryosuke, Kimura Yasuo, Hirano-Iwata Ayumi, Ogino Toshio

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　2016
Identification and molecular observation of reconstituted hERG channel in support lipid bilayer membrane

Fukumoto Kohei, Yoshida Miyu, Hirano-Iwata Ayumi, Niwano Michio, Tero Ryugo

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　2016
Development of an artificial cell membrane array based on silicon microfabrication

Araki Shun, Hirano-Iwata Ayumi, Miyata Ryusuke, Tadaki Daisuke, Ishibashi Kenichi, Yamamoto Hideaki, Niwano Michio

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　2016
Manipulating neuronal cells in situ by TiO2-assisted photocatalytic lithography International-presentation Invited

H. Yamamoto, A. Hirano-Iwata, T. Tanii, M. Niwano

9th International Symposium on Nanomedicine (ISNM2015)　2015/12/10
クラスターイオンのポリペプチドとの反応の赤外吸収分光その場観察

吉田真生, 馬騰, 山本英明, 平野愛弓, 庭野道夫

2015年真空・表面科学合同講演会　2015/12/03
エクソソームのサイズ分布と吸着様体の評価

2015年真空・表面科学合同講演会　2015/12/03
表面マイクロ改質技術を活用した培養神経細胞/回路の構造制御 Invited

山本英明, 平野愛弓, 谷井孝至, 庭野道夫

第３５回表面科学学術講演会　2015/12/01
微細加工シリコン基板を用いた人工細胞膜の構築

2015年真空・表面科学合同講演会　2015/12/01
アルミナ多孔質薄膜を用いたナノバブル発生

2015年真空・表面科学合同講演会　2015/12/01
Giand Unilamellar Vesicle の作製とマイクロポアによる評価

2015年真空・表面科学合同講演会　2015/12/01
金ナノ粒子を包埋した脂質二重膜の形態観察

2015年真空・表面科学合同講演会　2015/12/01
支持脂質二重膜を用いたhERG チャネル包埋プロテオリポソームの膜融合過程の観察

2015年真空・表面科学合同講演会　2015/12/01
Reconstitution of Ion Channel Functions in Micro-fabricated Silicon Chips International-presentation Invited

Joint Symposium of Sendai Symposium on Analytical Sciences 2015 and Tohoku Univ. –IMEC Seminar 2015　2015/11/23
Adsorption of solvent molecules on TiO2/perovskite interface and its effect on planar perovskite solar cells

第76回応用物理学会秋季学術講演会　2015/09/15
液中環境下における金ナノ粒子の脂質二重膜への導入評価

第76回応用物理学会秋季学術講演会　2015/09/15
架橋構造脂質膜作製に向けたGUVの作製と評価

第76回応用物理学会秋季学術講演会　2015/09/15
An ion-channel biosensor based on microfabrication Invited

HIRANO-Iwata Ayumi

2015/09/13
微細加工シリコン基板に基づくイオンチャネル機能の発現

第76回応用物理学会秋季学術講演会　2015/09/13
ハイドロゲル膜を用いた神経細胞－グリア細胞の接触共培養系の確立

第76回応用物理学会秋季学術講演会　2015/09/13
支持脂質二重膜へのhERGチャネルの再構成と分子分布観察

第76回応用物理学会秋季学術講演会　2015/09/13
微細加工シリコン基板を用いたイオンチャネル機能の再構成 Invited

電子情報通信学会ソサイエティー大会　2015/09/10
微細加工シリコン基板に基づく脂質二分子膜イオンチャネルチップ Invited

平野愛弓

日本分析化学会第64年会　2015/09/09
半導体微細加工で創る脂質二分子膜イオンチャネルチップ Invited

物性研・短期研究会「反応と輸送」　2015/06/24
半導体微細加工に基づく脂質二分子膜イオンチャネルチップ Invited

神奈川R&D推進協議会イノベーション研究部会技術討論会　2015/06/01
The bulk and interface of organo-lead halide perovskite layer in highly efficient perovskite solar cells－An infrared study

2015年度電子デバイス研究会（ED研）　2015/04/16
生体膜の原子間力顕微鏡による評価

2015年度電子デバイス研究会（ED研）　2015/04/16
局所陽極酸化ナノファブリケーション技術

2015年度電子デバイス研究会（ED研）　2015/04/16
赤外分光法によるナノバブルの表面洗浄効果のその場観察

2015年度電子デバイス研究会（ED研）　2015/04/16
微細加工シリコン基板に基づくイオンチャネル機能の再構成

2015年度電子デバイス研究会（ED研）　2015/04/16
シリコン微細加工で創る脂質二分子膜イオンチャネルチップ Invited

第６２回応用物理学会春季学術講演会　2015/03/13
シリコン微細加工に基づく脂質二分子膜イオンチャネルチップの開発 Invited

平野愛弓

日本学術振興会「薄膜第131委員会、半導体界面制御技術第154委員会」合同研究会　2015/02/24
Fabrication of Giant Unilamellar Vesicle and evaluation by micro-pore.

Nakayama Tomoaki, Yamaura Daichi, Kimura Ryousuke, Sakaguchi Naotoshi, Kimura Yasuo, Hirano-Iwata Ayumi, Ogino Toshio

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　2015
Membrane fusion process of proteoliposome containing human ether-a-go-go-related gene channel into supported lipid bilayer

Fukumoto Kohei, Yoshida Miyu, Hirano-Iwata Ayumi, Niwano Michio, Tero Ryugo

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　2015
In-situ observation of reactions of water cluster ions with polypeptides by infrared absorption spectroscopy

Yoshida Mao, Ma Teng, Yamamoto Hideaki, Hirano Ayumi, Niwano Michio

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　2015
Microfabricated Si Chips Containing human Ether-a-go-go-Related Gene Channels as a Platform for Drug Safety Screenings International-presentation

Ayumi Hirano-Iwata, Yutaka Ishinari, Yasuo Kimura, Michio Niwano

2014 ECS and SMEQ Joint International Meeting　2014/10/05
Simultaneous Recording of Chronoamperometric L-Glutamate Current and Field Excitatory Postsynaptic Potentials in Mouse Hippocampal Slice International-presentation

R. Matsumura, A. Hirano-Iwata, M. Niwano, T. Bliss, M. Sugawara

2014 ECS and SMEQ Joint International Meeting　2014/10/05
Recording Ion-Channel Activities Based on Microfabricated Silicon Chip

Yutaka Ishinari, Ayumi Hirano-Iwata, Yasuo Kimura, Michio Niwano

第５２回日本生物物理学会年会　2014/09/25
培養神経細胞・神経回路操作のための表面マイクロ加工技術

第５２回日本生物物理学会年会　2014/09/25

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山本英明, 谷井孝至, 庭野道夫, 平野愛弓
マウス脳スライスにおけるグルタミン酸電流に及ぼす興奮性後シナプス電位の影響

平野愛弓, 松村亮佑, 菅原正雄, 庭野道夫

日本分析化学会第63年会　2014/09/17
グルタミン酸電流と興奮性シナプス後電位の同時測定

松村亮佑, 平野愛弓, 山本英明, 庭野道夫

第75回応用物理学会秋季学術講演会　2014/09/17
ナノデバイス構築のための局所陽極酸化セルフアラインメント技術

木村康男, 平野愛弓, 庭野道夫

第75回応用物理学会秋季学術講演会　2014/09/17
マイクロコンタクトプリンティング法による培養マウス海馬神経細胞の軸索誘導

高沖英里, 山本英明, 桂林秀太郎, 木村康男, 平野愛弓, 庭野道夫

第37回日本神経科学大会　2014/09/11
Bio-electroanalytical Methods Targeted for Neuronal Functions International-presentation Invited

HIRANO-Iwata Ayumi

International Workshop “Bioelectronics”　2014/09/08
微細加工で創る脂質二分子膜イオンチャネルチップ Invited

日本学術振興会「分子系の複合電子機能第181委員会」第１９回研究会　2014/06/10
マイクロコンタクトプリンティング法に基づく培養神経細胞の極性制御

第61回応用物理学会春季学術講演　2014/03/17
微細加工シリコン基板とイオンチャネルの融合

石成裕, 平野愛弓, 山本英明, 木村康男, 庭野道夫

表面科学学術講演会要旨集　2014

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膜タンパク質の一つであるイオンチャネルは高感度な分子認識機能を有し，創薬における主ターゲットになっている。我々はイオンチャネルを人工脂質二分子膜に包埋した再構成系に基づく薬物スクリーニングチップの開発を目指しており，半導体微細加工との融合による安定な脂質二分子膜の構築について報告してきた。今回は，この安定化脂質二分子膜中への幾つかのイオンチャネル包埋について検討したので，ここに報告する。
Microfabricated silicon chips for recording ion channel activities International-presentation

A. Hirano-Iwata, Y. Ishinari, Y. Kimura, Michio Niwano

2013 MRS Fall Meeting　2013/12/01
Human Ether-a-go-go-Related Gene Channels Reconstituted in Microfabricated Silicon Chips International-presentation

Y. Ishinari, A. Hirano-Iwata, Y. Kimura, M. Niwano

2013 MRS Fall Meeting　2013/12/01
An electrochemical method for monitoring L-glutamate locally released by weak electrical stimuli International-presentation

R. Matsumura, A. Hirano-Iwata, Y. Kimura, M. Niwano

2013 MRS Fall Meeting　2013/12/01
チャネル包埋脂質二分子膜チップに基づく薬物副作用の評価

第33回表面科学学術講演会・第54回真空に関する連合講演会　2013/11/26
水クラスターイオンのシリコン酸化膜表面上の吸着・脱離過程の赤外分光計測

第33回表面科学学術講演会・第54回真空に関する連合講演会　2013/11/26
人工脂質二分子膜hERGチャネルチップの開発

第74回応用物理学会学術講演会　2013/09/16
薬物副作用評価のためのhERGチャネルチップの開発

日本分析化学会第62年会　2013/09/10
A Chip-Based Stable Lipid Bilayer for Recording Activities of Biological Channels International-presentation

Seventh International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics (M&BE7)　2013/03/17
18. 電気刺激によって放出された神経伝達物質グルタミン酸の時間分解計測

第61回応用物理学会春季学術講演会　2013/03/17
マウス海馬スライス内CA１領野におけるL-グルタミン酸放出量の高精度解析

応用物理学会東北支部第67回学術講演会　2012/12/06
マイクロ加工に基づく脂質二分子膜イオンチャネルセンサの開発

応用物理学会東北支部第67回学術講演会　2012/12/06
マイクロ加工に基づく生体イオンチャネルセンサーの開発

第３２回表面科学学術講演会　2012/11/20
複数チャネル同時記録のための脂質二分子膜アレイの開発

第３２回表面科学学術講演会　2012/11/20
半導体微細加工に基づくイオンチャネルチップの開発 Invited

第３２回表面科学学術講演会　2012/11/20
A Chip-Based Stable Lipid Bilayer for Recording Ion-Channel Activities International-presentation Invited

Sendai Symposium on Analytical Sciences 2012　2012/11/09
半導体加工に基づく人工脂質二分子膜イオンチャネルアレイの開発

日本分析化学会第61年会　2012/09/19
半導体加工技術を利用したイオンチャネルセンサーの開発

日本分析化学会第61年会　2012/09/19
脳スライス内グルタミン酸放出の時間変化とその放出量の高精度解析

日本分析化学会第61年会　2012/09/19
海馬スライスCA1領域での長期増強現象におけるグルタミン酸の役割の検討

日本分析化学会第61年会　2012/09/19
赤外吸収分光法による水クラスターイオンの吸着脱離過程のその場観察

第73回応用物理学会学術講演会　2012/09/11
A Chip-Based Stable Lipid Bilayer for Single-Channel Recordings International-presentation

The 2012 International Conference on Flexible and Printed Electronics　2012/09/06
半導体微細加工に基づく脂質二分子膜イオンチャネルアレイの開発

日本分析化学会東北支部みちのくシンポジウム2012　2012/07/21
半導体加工技術による人工脂質二分子膜センサの開発

第59回応用物理学関係連合講演会　2012/03/15
神経可塑性における放出グルタミン酸量の脳スライス内その場計測

第59回応用物理学関係連合講演会　2012/03/15
ナノ構造設計に基づくイオンチャネルチップの開発 Invited

大阪府立大学 N2RC拠点セミナー　2012/01/27
A Biological Ion-channel Sensor Based on Silicon Microfabrication

Oshima Azusa, Hirano-Iwata Ayumi, Mozumi Hideki, Kimura Yasuo, Niwano Michio

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan　2012
Long-Term Monitoring of Cell Differentiation Using Surface Infrared Spectroscopy International-presentation

The 6th International Symposium on Surface Science (ISSS-6)　2011/12/11
Planar lipid bilayers formed in Teflon-coated silicon chips for single-channel recordings

The 6th International Symposium on Surface Science (ISSS-6)　2011/12/11
Stable and Solvent-Less Lipid Bilayers Based on Nano- and Micro-Fabrication International-presentation

2011MRS Fall Meeting　2011/11/28
Solvent-less planar lipid bilayers formed in microfabricated silicon chips International-presentation

2011MRS Fall Meeting　2011/11/28
半導体微細加工に基づく安定化脂質イオンチャネルチップの開発 Invited

平成２３年度化学系学協会東北大会　2011/09/17
半導体加工に基づくイオンチャネルチップの開発

応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会研究会　2011/06
Improved Stability of Lipid Bilayers Based on Nano-Fabrication International-presentation

ICAS 2011　2011/05
表面赤外分光を用いた吸着水および水クラスターの脱離過程の観測

平成22年度日本表面科学会東北・北海道支部講演会　2011/03/09
半導体加工に基づく脂質二分子膜イオンチャネルセンサの開発

第58回応用物理学関係連合講演会　2011/03
ナノ構造設計に基づく安定化脂質二分子膜センサーの開発 Invited

真空・表面科学合同講演会第３０回表面科学学術講演会第５１回真空に関する連合講演会　2010/11/04
In situ real-time monitoring of cell responses by using surface infrared spectroscopy International-presentation Invited

Ayumi Hirano-Iwata, Ryo-taro Yamaguchi, Yuki Aonuma, Yasuo Kimura, Michio Niwano

The 23rdAnnual and International Meeting of the Japanese Association for Animal Cell Technology (JAACT2010)　2010/09/04
Free-Standing Lipid Bilayers Based on Nanoporous Alumina Film International-presentation

SSDM 2010　2010/09
平面脂質二分子膜中のメソポーラスシリカへのレセプター修飾法

日本分析化学会第５９年会　2010/09
急性海馬スライスを電気刺激した際に放出されるグルタミン酸のリアルタイム計測

日本分析化学会第５９年会　2010/09
ナノ加工技術に基づく人工脂質二分子膜形成の安定化とセンサ－の応用

日本分析化学会第５９年会　2010/09
半導体加工に基づく安定化脂質二分子膜センサーの開発

平成22年度日本分析化学会東北支部若手交流会　2010/07/02
表面赤外分光を用いた細胞分化過程の長期計測

平成22年度日本分析化学会東北支部若手交流会　2010/07/02
平面脂質二分子膜中のMCM-41チャネルへのレセプターその場修飾法の検討

日本化学会第90春季年会　2010/03/26
人工脂質二分子膜に基づく分子センシング Invited

平野愛弓

平成21年度奈良先端科学技術大学院大学物質創成科学特別講演　2010/01/29
赤外吸収分光法を用いた細胞分化過程の長期観測

近藤康彦, 平野愛弓, 木村康男, 篠原康雄, 庭野道夫

応用物理学会東北支部第64回学術講演会　2009/12
ナノ構造を用いた自立型脂質二分子膜 Invited

平野愛弓, 大嶋梓, 青戸孝至, 平良祐, 木村康男, 庭野道夫

第31回日本バイオマテリアル学会大会　2009/11/16
ナノ構造設計を用いた脂質二分子膜の安定化とそのセンサー応用 Invited

平成21年度化学系学協会東北大会　2009/09/19
Planar Lipid Bilayers for L-Glutamate Sensing International-presentation Invited

A. Hirano-Iwata, A. Oshima, T. Taira, K. Aoto, Y. Kimura, M. Niwano

International Symposium innovative Nanoscience of Supermolecular Motor Proteins Working in Biomembranes　2009/09/10
NMDA刺激によるマウス脳海馬のカルシウム信号の成分とそれに対するコルチコステロンの球背う作用

小山内裕美, 鈴木章義, 小松崎良将, 平野愛弓, 川戸佳, 斎藤稔

第18回日本バイオイメージング学会学術集会　2009/09
赤外吸収分光法に基づく細胞動態の長期間観測装置の開発

第70回応用物理学会学術講演会　2009/09

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近藤康彦，平野愛弓，木村康男，篠原康雄，庭野道夫
ナノポーラス構造を用いた人工脂質二分子膜センサの開発

日本分析化学会第58年会　2009/09

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平良祐，大嶋梓，平野愛弓，木村康男，庭野道夫
半導体微細加工技術を利用した人工脂質二分子膜センサーの開発

大嶋梓, 平野愛弓, 青戸孝至, 平良祐, 木村康男, 庭野道夫

日本分析化学会第58年会　2009/09
表面赤外分光法を用いた細胞応答のリアルタイム計測 Invited

平野愛弓, 山口僚太郎, 宮本浩一郎, 木村康男, 庭野道夫

日本動物細胞工学会2009年度大会　2009/07/24
赤外吸収分光法を用いた脂質二分子膜形成過程のin situ計測

大嶋梓, 平野愛弓, 小野寺恒太, 平良祐, 木村康男, 庭野道夫

平成21年東日本分析若手交流会　2009/07
ポーラスアルミナを用いた人工脂質二分子膜形成とセンサ－への応用

平良祐, 大嶋梓, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫

平成21年東日本分析若手交流会　2009/07
表面赤外分光法を用いたミトコンドリアによる酸化的リン酸化のリアルタイム計測

山口僚太郎, 平野愛弓, 木村康男, 篠原康雄, 庭野道夫

第56回応用物理学関係連合講演会　2009/04
半導体微細加工を利用した脂質二分子膜センサーの安定化

平野愛弓, 青戸孝至, 平良祐, 山口僚太郎, 木村康男, 庭野道夫

日本化学会第89春季年会　2009/03
ポーラスアルミナフィルムを用いた人工脂質二分子膜イオンチャネルセンサの開発

平良祐, 青戸孝至, 大嶋梓, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫

第56回応用物理学関係連合講演会　2009/03
Ion Channel Sensors Based on Artificial Bilayer Lipid Membranes International-presentation Invited

Ayumi Hirano-Iwata, Kouji Aoto, Tasuku Taira, Yasuo Kimura, Masao Sugawara, Michio Niwano

2nd International Symposium on Nanomedicine (ISNM2009) and Asian Core Symposium –Nano and Biomedical Molecular Science–　2009/02/07
半導体微細加工による安定化脂質二分子膜の開発

青戸孝至, 平良祐, 山口僚太郎, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫

応用物理学会東北支部第63回学術講演会　2008/12
陽極酸化ポーラスアルミナフィルムを用いた人工脂質二分子膜センサの開発

平良祐, 青戸孝至, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫

応用物理学会東北支部第63回学術講演会　2008/12
表面赤外吸収分光法を用いた薬剤投与に対する細胞応答の非標識検出

近藤康彦, 山口僚太郎, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫

応用物理学会東北支部第63回学術講演会　2008/12
表面赤外分光法を用いた細胞死のリアルタイムモニタリング

平野愛弓, 山口僚太郎, 宮本浩一郎, 礒田博子, 宮崎均, 木村康男, 庭野道夫

第２８回表面科学講演大会　2008/11
表面赤外分光法を用いた脂質二分子膜形成過程のその場観察

平野愛弓, 小野寺恒太, 大嶋梓, 山口僚太郎, 木村康男, 庭野道夫

第69回応用物理学関係学術講演会　2008/09
半導体微細加工を利用したイオンチャネルセンサーの開発

青戸孝至, 平良祐, 山口僚太郎, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫

第69回応用物理学関係学術講演会　2008/09
In-Situ Surface Infrared Study of DNA Hybridization on Au Island Films Deposited on Si Surfaces International-presentation

A. Hirano-Iwata, K. Tanaka, Y. Kimura, M. Niwano

SSDM2008　2008/09
In-situ Monitoring of Leukemia Cell Death by Infrared Spectroscopy International-presentation

R. Yamaguchi, A. Hirano-Iwata, Y. Kimura, K. Miyamoto, H. Miyazaki, H. Isoda, M. Niwano

SSDM2008　2008/09
グルタミン酸脳内測定法の開発と神経可塑性現象への応用 Invited

平成20年度東北支部分析化学若手交流会　2008/07/18
赤外分光法を用いた細胞活動の計測

山口僚太郎, 平野愛弓, 宮本浩一郎, 礒田博子, 宮崎均, 木村康男, 庭野道夫

みちのく分析科学シンポジウム2008　2008/07
Island状金薄膜へのDNA固定化とハイブリダイゼーションの表面赤外分光法による検出

平野愛弓, 田中公貴, 木村康男, 庭野道夫

第55回応用物理学関係連合講演会　2008/03
表面赤外分光法を用いた細胞死の定量的・定性的評価

山口僚太郎, 平野愛弓, 宮本浩一郎, 礒田博子, 宮崎均, 木村康男, 庭野道夫

第55回応用物理学関係連合講演会　2008/03
Label-Free Detection of Antigen-Antibody Interactions at the GaAs/Water Interface through Surface Infrared Spectroscopy: Discrimination between Specific and Non-specific Interactions by Using Secondary Structure Analysis International-presentation Invited

Ayumi Hirano-Iwata, Kota Onodera, Ko-ichiro Miyamoto, Yasuo Kimura, Masatoshi Kataoka, Yasuo Shinohara, Michio Niwano

China-Japan Symposium of Nano-Chemical Biology　2007/11/09
表面赤外分光法を用いる抗原抗体反応の非標識検出：２次構造解析による特異・非特異信号の識別

平野愛弓, 小野寺恒太, 宮本浩一郎, 片岡正俊, 篠原康雄, 木村康男, 庭野道夫

第２７回表面科学講演大会　2007/11
多重内部反射型赤外吸収分光による金薄膜上のDNA固定化とハイブリダイゼーションの検出

田中公貴, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫

第２７回表面科学講演大会　2007/11
赤外分光による細胞活動のその場観察のための装置内培養環境の構築

山口僚太郎, 宮本浩一郎, 礒田博子, 宮崎均, 木村康男, 平野愛弓, 庭野道夫

第６８回応用物理学会学術講演会　2007/09
表面赤外分光法を用いたポーラスアルミナ細孔中でのDNA分子の挙動解析

平野愛弓, 山口僚太郎, 石橋健一, 宮本浩一郎, 木村康男, 庭野道夫

第６８回応用物理学会学術講演会　2007/09
In-Situ Surface Infrared Study of DNA Attachment and Hybridization at Si Surfaces International-presentation

A. Hirano, K. Tanaka, K. Ishibashi, K. Miyamoto, Y. Kimura, M. Niwano

SSDM2007　2007/09
In-Situ Detection and Classification of DNA by Porous Alumina Filter in Conjugation with Infrared Absorption Spectroscopy International-presentation

R. Yamaguchi, A. Hirano, K. Ishibashi, K. Miyamoto, Y. Kimura, M. Niwano

SSDM2007　2007/09
表面赤外分光を用いた抗原抗体反応の非標識検出

平野愛弓, 小野寺恒太, 宮本浩一郎, 木村康男, 片岡正俊, 篠原康雄, 庭野道夫

第６８回分析化学討論会　2007/05
Label-free Detection and characterization of an antigen-antibody interaction by infrared absorption spectroscopy International-presentation

K. Onodera, A. Hirano, K. Miyamoto, Y. Kimura, M. Kataoka, Y. Shinohara, M. Niwano

EMRS 2007 Spring Meeting　2007/05
Label-Free Detection and Conformational Analysis of Antigen-Antibody Interactions at GaAs Surfaces by surface Infrared Spectroscopy. International-presentation Invited

A. Hirano, K. Onodera, K. Miyamoto, Y. Kimura, M. Kataoka, Y. Shinohara, M. Niwano

1st International Symposium on Nanomedicine-from Basic to Applications-(ISNM2007) and 2nd Molecule-Based Information Transmission and Reception (MB-ITR2007)　2007/04/21
Electroosmotic Flow and Electromigration of DNA Molecules in a Microfluidic Device Investigated by Surface Vibration Spectroscopy. International-presentation

T. Miyoshi, A. Hirano, R. Yamaguchi, K. Miyamoto, Y. Kimura, M. Niwano

2007 MRS Spring Meeting　2007/04
表面赤外分光法を用いた抗原抗体反応の非標識検出

平野愛弓, 小野寺恒太, 宮本浩一郎, 片岡正俊, 篠原康雄, 木村康男, 庭野道夫

表面科学会ソフトナノテクノロジー研究部会3月ワークショップ　2007/03
表面赤外分光法を利用したマイクロ流路中のDNAの泳動挙動解析

平野愛弓, 三好智之, 山口僚太郎, 木村康男, 庭野道夫

第54回応用物理学関係連合講演会　2007/03
赤外吸収分光法を用いたDNA固定化Si表面におけるハイブリダイゼーション反応の検出III

田中公貴, 石橋健一, 平野愛弓, 宮本浩一郎, 山口僚太郎, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫

第54回応用物理学関係連合講演会　2007/03
表面赤外分光法を用いた抗原抗体反応の溶液中その場観察

小野寺恒太, 宮本浩一郎, 片岡正俊, 篠原康雄, 平野愛弓, 木村康男, 庭野道夫

第54回応用物理学関係連合講演会　2007/03
Surface infrared spectroscopic study for immobilization of a peptide antigen on GaAs surfaces International-presentation

K.Onodera, K. Miyamoto, A. Hirano, Y. Kimura, M. Kataoka, Y. Shinohara, M. Niwano

Fourth International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics　2007/03
LTP/LTD in area CA1 in vitro is associated with a persistent increase/decrease in activity-dependent efflux of extracellular glutamate: real-time measurements using a novel glutamate-sensitive microelectrode. International-presentation

A. Hirano, M. L. Errington, M. Sugawara, T. V, P. Bliss

FENS 2006, 5th Forum of European Neuroscience　2006/07
大脳中の情報伝達物質を対象とする分子センシング法の開発 Invited

日本分析化学会第５４年会　2005/09/15
コルチコステロンがマウス脳海馬におけるカルシウム信号に与える影響

小山内裕美, 佐藤了, 門間俊博, 平野愛弓, 斎藤稔, 川戸佳

日本生物物理学会第４１回年会　2003/09
グラミシジンシングルチャンネルセンサーの応答機序の検討

松野友香, 小曽野千恵, 平野愛弓, 菅原正雄

日本分析化学会第５２年会　2003/09
マウス脳スライス内アラキドン酸放出の領野間分布のその場測定

斉藤博人, 平野愛弓, 菅原正雄

日本分析化学会第５２年会　2003/09
アビジン修飾基板に固定化したDNA中の脱塩基部位の蛍光検出

柳澤博幸, 平野愛弓, 清澤裕子, 菅原正雄

日本分析化学会第５２年会　2003/09
A Glass Capillary Microsensor for the Detection of L-Glutamate Release from Mouse Brain Slices. International-presentation

A. Hirano, M. Sugawara

Second International Conference on New Biomedical Materials Basic and Applied Sciences　2003/04
レセプター包埋脂質二分子膜及び酵素膜を用いるL-グルタミン酸センシング法の開発 Invited

第8回ナノ反応場とバイオエレクトロニクスインターフェイス制御研究会　2003/03/11
スロープ解析法による脳スライス内L-グルタミン酸の可視化

平野愛弓, 森寺信勝, 明石麻衣, 斎藤稔, 菅原正雄

日本化学会第８３春季年会　2003/03
神経伝達物質の脳内分布を可視化するための酵素膜イメージング法 Invited

第6回機能構造と分析化学シンポジウム　2002/11/28
脳スライスから放出されるL-グルタミン酸の酵素膜イメージング：差分解析によるリアルタイムイメージング法への展開

平野愛弓, 森寺信勝, 斎藤稔, 菅原正雄

日本分析化学会第５１年会　2002/09
新しい作動原理のイオンチャンネルセンサーの開発

松野友香, 平野愛弓, 菅原正雄

日本分析化学会第５１年会　2002/09
グラミシジンを情報変換素子に用いる新しいイオンチャンネルセンサーの開発

平野愛弓, 若林正樹, 松野友香, 菅原正雄

日本化学会第８１春季年会　2002/03
パッチクランプ法を用いるマウス脳スライス内NMDAレセプター分子種の同定法

平野愛弓, 清野真生, 菅原正雄

日本化学会第８１春季年会　2002/03
マウス脳スライス中のアラキドン酸放出の検出

生田目裕子, 平野愛弓, 菅原正雄

日本化学会第８１春季年会　2002/03
マウス脳スライス内NMDAレセプター分子種の電気化学的識別

平野愛弓, 清野真生, 菅原正雄

日本分析化学会第５０年会　2001/11
20.In situ生体膜センサーを用いるマウス脳スライス中のアラキドン酸放出の検出

生田目裕子, 平野愛弓, 菅原正雄

日本分析化学会第５０年会　2001/11
蛍光色素含有を用いた損傷DNAの高感度検出

酒井佳穂里, 平野愛弓, 菅原正雄

日本分析化学会第５０年会　2001/11
Voltammetric Detection of Abasic Sites in DNA with an Aldehyde Reactive Probe (ARP)-Modified Gold Electrode. International-presentation

A. Hirano, N. Simokawa, K. Osaki, M. Sugawara

IUPAC International Congress on Analytical Sciences 2001 (IUPAC ICAS 2001)　2001/08
イオンサンプリング能をもつ超微小ガラスキャピラリー電極の開発

中島久美子, 金井美季, 平野愛弓, 菅原正雄

日本化学会第７９春季年会　2001/03
スルホローダミンB含有リポソームを用いる損傷DNAの可視化検出

酒井佳穂里, 作道光晴, 平野愛弓, 菅原正雄

日本化学会第７９春季年会　2001/03
Evaluation and Comparison of Ion Permeation and Agonist Selectivities for the NMDA Receptors with Different Subunit Compositions in Bilayer Lipid Membranes Based on Integrated Single-Channel Currents. International-presentation

A. Hirano, M. Sugawara, S. Uchino

The 2000 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2000)　2000/12
15.グルタミン酸レセプター分子種のアゴニスト選択性の電気化学的評価：情報変換能は結合能とパラレルか？

平野愛弓, 菅原正雄

日本分析化学会第４９年会　2000/09
16.逆行性神経伝達物質アラキドン酸と平面脂質二分子膜との相互作用の電気化学的評価：キャリア機構及びチャンネル機構の存在

日本分析化学会第４９年会　2000/09

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生田目裕子，平野愛弓，菅原正雄
微小脂質二分子膜シングルチャンネルセンサー：NMDAレセプター分子種を透過するCa2+イオン量の電気化学的評価

若林正樹, 平野愛弓, 内野茂夫, 飯島貞代, 菅原正雄

日本化学会第78春季年会　2000/03
NMDA受容体発現株を用いた薬理学的多様性の解析および医薬評価系の応用利用

薬理学会関東部会　1999/10

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内野茂夫，渡辺和加子，平野愛弓，菅原正雄，中村健，工藤佳久，飯島定代，三品昌美
神経伝達物質Ｌ－グルタミン酸のセンシングプレートの開発

木戸直子, 浅川美奈子, 平野愛弓, 菅原正雄

日本分析化学会第４８年会　1999/09
Ca2+存在下におけるNMDAレセプター分子種のアゴニスト選択性の電気化学的評価

平野愛弓, 若林正樹, 内野茂夫, 飯島貞代, 菅原正雄

日本分析化学会第４８年会　1999/09
グルタミン酸レセプター分子種の総イオン透過量の電気化学的評価：異なるサブユニット間での比較

平野愛弓, 若林正樹, 神田博史, 酢谷真木子, 中原健一郎, 内野茂夫, 飯島貞代, 菅原正雄

第６０回分析化学討論会　1999/05
サブスタンスPセンサーの開発

平野愛弓, 佐藤邦彦, 比田直輝, 菅原正雄

第６０回分析化学討論会　1999/05
異なるサブユニット組成をもつグルタミン酸レセプター分子種の総イオン透過量の電気化学的評価

平野愛弓, 若林正樹, 神田博史, 酢谷真木子, 中原健一郎, 内野茂夫, 飯島貞代, 菅原正雄

日本化学会第７６春季年会　1999/03
サブスタンスＰに応答する電気化学センサーの開発

平野愛弓, 佐藤邦彦, 比田直輝, 菅原正雄

日本化学会第７６春季年会　1999/03
Comparison of Total Ion Fluxes through a Single Recombinant epsilon1/zeta1 NMDA Receptor among Different Subunit Compositions. International-presentation

A. Hirano, M. Sugawara, S. Uchino, S. Nakajima-Iijima

43RD Annual Meeting (Biophysical Society)　1999/02
平面脂質二分子膜グルタミン酸イオンチャンネルセンサー：分子種に基づくアゴニスト選択性の評価

平野愛弓, 菅原正雄, 梅澤喜夫, 内野茂夫, 飯島貞代

第５９回分析化学討論会　1998/05
グルタミン酸レセプターイオンチャンネルの分子種に基づくアゴニスト選択性の評価

平野愛弓, 菅原正雄, 梅澤喜夫, 内野茂夫, 飯島貞代

電気化学会第６５回大会　1998/04
イオン選択性電極を用いたグルタミン酸受容体包埋リポソームからのCa2+イオン放出量に基づくアゴニスト選択性の評価法

中西淳, Hanna Radecka, 平野愛弓, 菅原正雄, 梅澤喜夫

日本化学会第７４春季年会　1998/03
平面脂質二分子膜グルタミン酸イオンチャンネルセンサー：アゴニスト化学選択性の新しい評価法

平野愛弓, Marián Rehák, 中西淳, 河合勲二, 佐藤準, 菅原正雄, 梅澤喜夫

日本分析化学会第４６年会　1997/10
グルタミン酸レセプター包埋リポソームから放出されるCa2+イオンのCa2+イオン選択性電極測定に基づくアゴニスト化学選択性の評価法

中西淳, Hanna Radecka, 平野愛弓, 菅原正雄, 梅澤喜夫

日本分析化学会第４６年会　1997/10
グルタミン酸イオンチャンネルセンサー：アゴニスト化学選択性の評価法

平野愛弓, Marián Rehák, 中西淳, 河合勲二, 佐藤準, 菅原正雄, 梅澤喜夫

電気化学会第６４回大会　1997/03

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Research Projects 24

Multicellular Neurobiocomputing (Administrative Group)

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

Institution: Tohoku University

2024/04/01 - 2029/03/31
Development of biomedical wetwares based on artificial neuronal networks

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

Institution: Tohoku University

2024/04/01 - 2029/03/31
膜平行電界の実証とそれに基づく膜タンパク質機能計測法への展開

平野愛弓, 小宮麻希, 山本英明, 但木大介

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業

Category: 基盤研究(A)

Institution: 東北大学

2023/04/01 - 2026/03/31
Modeling neurodegenerative diseases in artificial neuronal networks

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))

Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))

Institution: Tohoku University

2022/10/07 - 2026/03/31
In Vitro Reconstitution of Multicellular Computing Systems

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)

Institution: Tohoku University

2021/08/23 - 2024/03/31
Lateral biasに基づく革新的膜タンパク質機能解析場の構築

平野愛弓, 但木大介, 馬騰, 山本英明, 小宮麻希, 火原彰秀

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業

Category: 挑戦的研究(開拓)

Institution: 東北大学

2020/07/30 - 2024/03/31

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Lateral bias印加のための電極内蔵型支持体を作製し，この支持体中での膜形成について検討した．ベース素材としてはシリコン（Si）チップとテフロンフィルムの2種を比較した．その結果，いずれの素材においても脂質二分子膜の形成が可能であったが，Siチップでは脂質分子のみで膜形成が可能であるのに対し，テフロンフィルムでは孔周辺にヘキサデカンの塗布が必要であった．次に，これらの膜系にLateral biasを印加したところ，Siチップ系では交流電圧が，テフロンフィルム系では直流電圧が低ノイズ計測に適していることが分かった．さらに，形成した脂質二分子膜中にフラーレン誘導体（PCBM）や生体イオンチャネルを包埋し，Lateral biasの効果について検討した結果，PCBMドープ膜が示す膜貫通方向の光誘起電流や，電位依存性Naチャネルが示す膜貫通電流が，ともにLateral biasによって増大する現象を見出した（Faraday Discussion, in press, 2022）．しかし，その作用メカニズムは不明であったため，平面脂質二分子膜に対する蛍光観測系を立ち上げ，Lateral biasの作用メカニズムについて蛍光プローブを用いた検討を進めた．また，上述の電極内蔵型支持体では，Lateral biasの印加に伴って電極材料のチタン（Ti）が酸化チタン（TiO2）へと変化するという課題も判明したが，Ti電極を白金（Pt）で被覆することによって酸化を防止できることも分かった．来年度は，電極内蔵型支持体の量産化も進め，メカニズムの検討および応用探索を加速化していく予定である．
Research and Development of Computational Storage Technology to Realize Large Scale Neuron Structure Visualization

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Institution: Tohoku University

2020/04/01 - 2024/03/31
単一イオンチャネル分子／バイオ二次元物質ハイブリッド膜の機能解析と応用

平野愛弓, 但木大介, 馬騰, 山本英明, 小宮麻希, 戸澤譲

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業

Category: 基盤研究(A)

Institution: 東北大学

2019/04/01 - 2023/03/31

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脂質二分子膜の膜内に，膜に平行な方向に電圧を印加するための電極内蔵型膜支持体を，シリコン（Si）チップおよびテフロンフィルムの2種類の素材をベース材料として作製した．これらの支持体中での脂質二分子膜形成が，電極の存在によって影響を受けないことを確認した後，膜平行電圧印加に伴う膜電気特性の変化について，ノイズ電流レベル，膜抵抗，電気容量の観点から評価した．さらに，形成した脂質二分子膜中にナノ材料や生体イオンチャネルを包埋し，これらのハイブリッド膜に対する膜平行電圧の効果について検討した．その結果，フラーレン誘導体のPCBMドープ膜が示す膜貫通方向の光応答電流や，電位依存性Naチャネルが示す膜貫通電流が，ともに膜平行電圧の印加によって変調・増強されることを見出した（Faraday Discussion, in press,2022）．この膜平行電圧による膜貫通電流の増強作用や，PCBMドープ膜の光応答電流については，どちらも興味深い現象ではあるが発生メカニズムが不明であったため，2021年度は，脂質二分子膜系に対する蛍光測定系を立ち上げ，これらの現象の作用メカニズムについて蛍光プローブを用いて検討した．また，上述の膜支持体では，チタン（Ti）を電極材料として用いていたが，膜平行電圧の印加に伴って，コンタクト部位が酸化チタン（TiO2）へと変化しやすいことも分かってきた．そこで，Ti電極上への白金（Pt）コーティングを検討した結果，電極の酸化防止に効果的であった．一方，TiO2はそれ自体が魅力的なチューブ状ナノ構造体であり，このナノチューブを利用したガスセンサーの構築（Langmuir, 2021）やナノバブル生成への応用についても検討した（Sensors and Actuators: B, Chemical, in press）．
Development of microwire-embedded wearable pressure sensor

Imai Yuji

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Institution: Sendai National College of Technology

2017/04/01 - 2020/03/31

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We have proposed a novel flexible sensor in which microwire-embedded β-phase poly(vinylidene fluoride) (PVDF) films are utilized. The polarization of PVDF was controlled by using thiol-modified gold surfaces that we developed in this study. We succeeded in detecting the pressure changes of the sensor in one-dimensional direction or two-dimensional plane, in accordance with a spatial resolution of 200 micrometers. Our proposed sensors would be very useful for practical realization of various wearable devices such as tactile sensors and sphygmometers.
Expression of an artificial action potential and its application to screening devices for drug side effects

Hirano-Iwata Ayumi, NIWANO MICHIO

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Institution: Tohoku University

2015/04/01 - 2018/03/31

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In recent years, the risk evaluation of potential drug side effects to the heart is indispensable in drug discovery, and it is highly desirable to construct an artificial system for this evaluation. In this study, we tried to develop a screening platform for potential drug side effects based on artificially formed bilayer lipid membranes (BLMs) that can express action potentials. However, we faced an issue of a low efficiency in incorporation of ion-channels that are necessary for generation of action potentials. To address this issue, we investigated the process of ion channel incorporation and found that application of appropriate centrifugal forces during the incorporation process lead to a dramatic enhancement of the incorporation probability from ca. 6% to ca. 70%. We also investigated development of high-throughput assay systems for the ion channels and succeeded in simultaneous recordings of hERG channel activities in BLM systems.
Cooperative effects of natural-derived lipids and membrane proteins in lipid bilayer membranes

Tero Ryugo, FUKUMOTO Kohei, SUZUKI Yuya, NIIYAMA Yuya, OKAMOTO Yoshiaki

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Institution: Toyohashi University of Technology

2015/04/01 - 2018/03/31

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This project aimed to elucidate the active state created by a plurality of membrane proteins and surrounding lipid molecules, and relating phenomena using a cell membrane model system. We reconstructed ion channel proteins that were obtained from cultured cells and cell-free protein synthesis system, in supported lipid bilayers (SLBs). Distribution and molecular structures of lipids and membrane proteins were observed by fluorescence microscopy and atomic force microscopy. We propose a model to explain the mechanism of reconstitution by clarifying the role of cell membrane derived components in SLB. We revealed that the role of intra-membrane microdomains in the reconstitution process. It is revealed that the molecular orientation of the channel protein expressed by cell-free synthesis varies depending on the reconstitution process.
Structure and function of nano-bubbles formed by a thinfilm with nano-scaled through holes

Niwano Michio

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Institution: Tohoku University

2015/04/01 - 2017/03/31

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We have proposed a simple method of generating nano-bubbles (NBs) by a porous alumina film with ordered nano-scaled holes. We have investigated the size distribution of NBs generated by our proposed method using the nano tracking analysis (NTA) and the semiconductor surface cleaning effect of NBs using infrared absorption spectroscopy in the multiple internal reflection geometry (MIR-IRAS) and a scanning electron microscope (SEM). We found that the diameter of the NBs is in the range of 50-150 nm and depends on the kind of the gas in NBs. When a Si surface covered with an organic film was exposed to NBs in water, absorption bands originated from the film significantly decreased their absorption intensities. In addition, SEM images showed that after exposure to NBs, there appeared a number of circular traces where no carbon contaminations were observed. These observation clearly indicate the surface cleaning effect of NBs.
Single electron tunneling in lipid bilayers as a novel sensing principle

Hirano-Iwata Ayumi, NIWANO MICHIO, KIMURA YASUO, YAMAMOTO HIDEAKI

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Institution: Tohoku University

2014/04/01 - 2016/03/31

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This study aims at realization of single-electron tunneling in lipid bilayers as a new sensing principle. We first examined incorporation of nanoparticles into lipid bilayers and found that only very small nanoparticles could be incorporated into self-standing bilayer lipid membranes. We next examined simulation on single-electron effects of aligned nanoparticles and revealed that observable single-electron effects would be possible even at room temperature. In addition, we have established fabrication procedures for silicon chips with wired metal electrodes. We would like to combine these techniques to realize single-electron tunneling in lipid bilayers and apply to highly sensitive biosensors to demonstrate a novel sensing principle.
Selfalignment local anodization technique for fabrication of simultaneous multicomponent measurement one-chip gas sensors

KIMURA Yasuo, Ma Tang, NIWANO Michio, HIRANO Ayumi

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

2013/04/01 - 2016/03/31

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TiO2 nanotube micro gas sensors were fabricated using the local anodization technique that is a hybrid process between photolithography and anodization technique. Catalytic metal nanoparticles such as Pt and Pd were electrochemically deposited on TiO2 nanotube surface homogeneously. Pt nanoparticles improved the sensitivity about 300 times. On the other hand, the response characteristics to hydrogen and carbon monoxide strongly depended on deposited catalytic metal nanoparticles. This result indicates that micro gas sensors with different response characteristics can be integrated on a chip and multicomponent gases can be simultaneously monitored by analyzing response characteristics.
Fabrication and evaluation of artificial neuronal networks on semiconductor surfaces

NIWANO Michio, HIRANO Ayumi, KIMURA Yasuo, YAMAMOTO Hideaki

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Institution: Tohoku University

2013/04/01 - 2015/03/31

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Human brain is a complex, hierarchical system comprised of 10 billion neurons. By engineering a simple neuronal network in vitro that mimics the in vivo architecture and functions, a novel system for studying of the dynamical properties of the neuronal networks in the brain will become available. In the current project, we developed a series of surface micromodification techniques for fabricating "template" surfaces for neuronal cell patterning. We then evaluated the spontaneous activity of the micropatterned neuronal networks via fluorescent calcium imaging. A simulation model of neuronal networks based on a biophysical model was also developed to theoretically investigate activity modulation in micropatterned networks.
Biosensing for nanospace synapses and its application to measurements of brain functions

HIRANO-IWATA Ayumi, NIWANO Michio, KIMURA Yasuo, AONUMA Yuki, YAMAMOTO Hideaki, SUGAWARA Masao

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Institution: Tohoku University

2012/04/01 - 2015/03/31

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We have developed biosensors for bio-nanospace “synapses” and investigated their application to measurements in brain. We combined amperometric glutamate microsensor and recording of field excitatory postsynaptic potentials (fEPSPs) as a new method for analyzing relation between presynaptic and postsynaptic activities. Although it was found that electric stimuli and evoked fEPSPs induced a capacitive transient current at the microsensor, we proposed a method to extract a faradaic signal from the observed currents. Then we applied this method to long-term potentiation (LTP) in the hippocampus. It was found that the level of the extracellular L-glutamate during tetanus stimulation was significantly related to LTP induction. Thus, our simultaneous recording method for pre- and post-synaptic activities can be a useful tool for neurosciences. We also investigated efficient construction of lipid bilayer-based sensor utilizing ion channel as a sensory element for neurotransmitters.
Single-channel manipulation based on free-standing lipid bilayers

NIWANO Michio, HIRANO Ayumi, KIMURA Yasuo, AONUMA Yuki

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Institution: Tohoku University

2010 - 2011

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The purpose of this study is development of an atomic force microscopy (AFM)-based method for manipulating single ion-channels through the combination of AFM and recently reported stable bilayer lipid membranes (BLMs). The final goal is that isolation of ion channels from cell membranes and subsequent incorporation of the channel into free-standing bilayer lipid membranes is made by AFM. We started with design of a solution cell and construction of cell lines expressing ion channel proteins. In addition, further improvement of stable BLMs was also achieved by coating the microfabricated silicon chips with insulator layers. We succeeded in formation of stable BLMs with electrical properties suitable for recording single-channel activities of biological ion channels
Ion channel chips based on nano-scale design

HIRANO Ayumi, NIWANO Michio, KIMURA Yasuo, AONUMA Yuki, SUGAWARA Masao

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Institution: Tohoku University

2009 - 2011

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Artificial bilayer lipid membranes (BLMs)have attracted attention as a platform for highly sensitive biosensor and drug screening systems. However, the instability of BLMs hinders their wide range of applications. In the present study, we have succeeded in preparation of stable free-standing BLMs through the combination of silicon microfabrication and BLM formation. The BLMs were not broken by applying a constant voltage of ±1 V. The membrane lifetime was 15-45 h with and without incorporated gramicidin channel. The BLMs with incorporated channel showed tolerance to repetitive solution exchanges. Such stable membranes enable analysis of channel functions under various solution conditions from the same BLM, which will open up variety of applications including a high throughput drug screening for ion channels.
Fabrication of self-aligned room-temperature operating single electron transistor by anodization

KIMURA Yasuo, HIRANO Ayumi, NIWANO Michio, AONUMA Yuki, RAHMAN Mohammad

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Institution: Tohoku University

2009 - 2011

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In this study, the hybrid process between anodization process of aluminum (Al)and photolithography as a top-down process was developed to fabricate self-aligned room-temperature operating single electron transistors. Furthermore, anodization processes of titanium, which is one of valve metals, were controlled to directly form titanium oxide nanotube films on a substrate and they were applied to devices such as a miniaturized gas sensor and a dye-sensitized solar cell (DSC)
Three dimensional design of nanostructures for label-free biosensing

NIWANO Michio, HIRANO Ayumi, KIMURA Yasuo, AONUMA Yuki

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Institution: Tohoku University

2008 - 2010

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The purpose of this study is development of a new biosensing technology based on the combination of silicon nanotechnology and design of bio-interfaces. We have examined formation of artificial bilayer lipid membranes (BLMs)in microfabricated apertures and nanoporous structures. We succeeded in preparation of free-standing BLMs having dramatically improved membrane stability. Such stable BLMs will open up variety of applications. In addition, we have examined efficient formation of nano structures as a new platform for nano-bioelectronics. Our approaches are useful for innovation of novel nano-recognition interfaces and bioelectronics based on the design of nanostructure interfaces.
Development of Receptor Ion Channel Arrays Based on Silicon Microfabrication Techniques

HIRANO Ayumi

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Institution: Tohoku University

2007 - 2008
神経シナプス内グルタミン酸計測のためのin situナノセンサーの開発

庭野道夫, 平野愛弓, 木村康男

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業

Category: 萌芽研究

Institution: 東北大学

2007 - 2008

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本研究では、ナノメートルスケールのグルタミン酸センサー構築のための基礎検討を目的としている。当初は、酵素グルタミン酸オキシダーゼに基づくセンサー設計を予定していたが、入手可能なグルタミン酸オキシダーゼにはグルタミナーゼが混入しており、脳内に高濃度に存在するグルタミンとの識別が困難であることが判明した。そこで感応素子としては、酵素に比べてより高感度かつ高速応答が見込めるグルタミン酸レセプターチャネルを用いることにした。昨年度は、感応素子のグルタミン酸レセプターのマトリクスとなる平面脂質二分子膜のナノ空間への作製とその安定化を行ったが、平成20年度は、実際に、ラット脳より抽出したグルタミン酸レセプターを膜中に包埋し、そのチャネル応答の記録を試みた。半導体微細加工技術を用いて作製したナノスケールの孔や、ポーラスアルミナナノ構造体中で脂質二分子膜の形成を行い、その中に抽出したグルタミン酸レセプターチャネルを包埋した。この膜のグルタミン酸応答を評価したところ、活性は見られたものの他のチャネルタンパクが混在しており、純度を高めるためのさらなる精製が必要であることが分かった。現在、その精製法について検討中である。また、安定化脂質二分子膜作成の基礎知見を得るために、表面赤外分光を用いた分光学的検討も行い、多重内部反射型赤外分光法(MIR-IRAS)を用いて、シリコン基板上のアガロース支持二分子膜を観察し、脂質溶液から自発的に脂質二分子膜が形成していく過程を、標識を用いることなくその場観察することに成功した(投稿中)。その他、シリコン基板表面上における種々の生体分子反応(DNAのハイブリダイゼーション、抗原抗体反応、細胞死)をMIR-IRASを用いて非標識でその場観察することに成功した。
Surface infrared spectroscopic studies on cellular dynamic processes and the application to cell chips

NIWANO Michio, KIMURA Yasuo, HIRANO Ayumi, MIYAZAKI Hitoshi, ISODA Hiroko, MIZOGUCHI Tsuyoshi

Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

System: Grants-in-Aid for Scientific Research

Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Institution: Tohoku University

2005 - 2007

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In this research, we have developed m situ real-time monitoring method for cell dynamics on the basis of infrared spectroscopy with the multiple internal reflections (MIR-IRAS). Our research projects were focused on (1) development of IRAS method for in situ monitoring of cell growth, (2) development of non-label IRAS detection of cell death and its application to cytotoxic assay. In addition, we also examined non-label detection of biomolecular interactions, such as (3) antigen-antibody interactions and (4) DNA hybridization both in solution phase and at the silicon surfaces. For the development of the real-time monitoring of cell dynamics, we started with construction of cell culture condition in a FTIR sample room. The temperature and humidity in a cell chamber placed in the FTIR sample room was controlled to be 37 °C and >80%, respectively. Since the sample room needs to be purged with air which was free from water and carbon dioxide vapor, a humidified gas mixture containing CO_2 was introduced to the chamber through silicone tubes. By using this apparatus, we have confirmed the cell viability and proliferation of HL-60 cells after 24-h incubation in the chambers. Then the cytotoxic effect by Tween20 was in-situ monitored with MIR-IRAS. It was demonstrated that the cell death can be monitored in-situ by analyzing the amide II peak intensity. In addition, we succeeded in real-time monitoring of the dynamic processes upon apoptosis induction by using MIR-IRAS. We also examined label-free detection of antigen-antibody interactions and DNA hybridization and demonstrated that MIR-IRAS is particularly useful for discriminating specific and non-specific adsorption by careful analysis of spectral features. Thus our method can be applied to in-situ monitoring of various cellular events as well as individual biomolecular interactions as non-label detection method for high-performance cell-chips and bio-chips.
神経伝達物質の領野レベルの濃度分布を可視化するための酵素膜イメージング法の開発

平野愛弓

Offer Organization: 日本学術振興会

System: 科学研究費助成事業

Category: 若手研究(B)

Institution: 日本大学

2002 - 2003

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1.神経伝達物質L-グルタミン酸の脳内分布を知るための方法論を開発することは重要である.以前報告した,グルタミン酸オキシダーゼ(GluOx)-ペルオキシダーゼ(HRP)酵素膜に基づくL-グルタミン酸イメージング法(Anal.Sci.2000,16,25-29)では,L-グルタミン酸の酵素による認識から色素の呈色に至るまでの反応が非可逆的に進行するため,観測される呈色強度は積算放出量に相当し,放出の増減にかかわらず常に増加していた.本研究では,測定時点の発色強度から前時点の発色強度を差し引いた差イメージを各測定時間について算出することにより,単位時間・単位面積当たりのフラックスとしてL-グルタミン酸放出を時間依存的にイメージングすることを検討した.これを,虚血刺激下における海馬スライス内のL-グルタミン酸放出のイメージングに適用し,虚血海馬内で放出されるL-グルタミン酸の領野間分布を時間依存的にイメージングすることに成功した(投稿準備中). 2.上述の酵素膜イメージング法を,神経伝達物質の領野間分布の可視イメージング法として一般化するために,エステラーゼ型酵素をもつアセチルコリンを対象に酵素膜を設計した.脳スライス内には大量のアセチルコリンエステラーゼが存在することを利用し,コリンオキシダーゼとHRPに基づく酵素膜を作成した.この酵素膜について,in vitroのモデル実験系を用いて感度,選択性,応答時間等の観点から評価を行った.現在,マウス脳スライスを用いて刺激によって放出されるアセチルコリンの領野間分布の時間依存的イメージングについて検討中である.

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Social Activities 9

栃木県立宇都宮女子高等学校出張講義

2019/01/26 - 2019/01/26
山形県立山県西高等学校出張講義

出張講義

2016/07/21 - 2016/07/21
薬の副作用を見つける半導体チップ

2016/02/20 -
私立女子学院高等学校「卒業生の話を聞く会」

2014/01/09 -

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高１を対象の「卒業生の話を聞く会」で理系に進んだ卒業としてキャリア形成や、大学での研究内容について、わかりやすく解説した。
福島県立会津学鳳高等学校出前授業

2013/10/11 -

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バイオセンサをはじめとする医工学の最先端の研究について、高校生にわかりやすく解説することを通じて、工学の魅力、楽しさを啓発する。
群馬県立高崎女子高等学校出前授業

2012/11/29 -

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大学模擬授業を行い、女子高生の理数系教育プログラムに役立てる
宮城県立宮城第一高校学校出前授業

2012/11/01 -

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宮城県立宮城第一高校学校が主催する大学学部紹介「ミヤイチキャンパス」における学部紹介および模擬授業
群馬県立高崎高等学校出前授業

2010/10/15 -

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群馬県立高崎高校主催大学教員による出張授業
群馬県立太田高等学校出前授業

2009/10/03 -

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群馬県立太田高校主催の大学教授による出張授業

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Other 10

微細加工シリコン基板に基づく水溶液中動作型脂質二分子膜デバイスの創成

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本研究では，申請者らが提案してきた安定化脂質二分子膜に基づき，その膜中にイオンチャネルタンパク質を包埋することにより，新しい高機能バイオセンシングデバイスの創成を行う．具体的には，近年，薬物による副作用性不整脈の観点から注目を集めている心筋のKチャネル（hERGチャネル）を膜中に包埋することにより，hERGチャネルに対する副作用を高効率に評価できる薬物副作用評価系の構築を行う．また，これまでにない新しい試みとして，脂質二分子膜中にチャネル形成材料として金属ナノ粒子を包埋して電子ナノチャネルを創成し，これに基づく水溶液中動作型電子デバイスの構築についても検討する．これにより，従来の固体エレクトロニクスとは全く異なるnanofluidic bioelectronicsという新しい分野の創成を目指す．
CREST「超絶縁性脂質二分子膜に基づくイオン・電子ナノチャネルの創成」

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本研究では，細胞膜の基本構造となる脂質二分子膜の特徴の(1)ナノ絶縁性の流動膜であることや，(2)脂質分子の自己集合により容易に形成できることに着目し，脂質二分子膜内でのイオンおよび電子ナノチャネルの創成を目指します．チャネル形成材料としてイオンチャネルタンパク質や金属ナノ粒子，半導体ナノ粒子等を膜内に包埋することにより，脂質二分子膜中にイオンや電子が縦方向および横方向に通過できるようなナノチャネルを創成し，水溶液中で動作する高感度な種々の化学・物理センサの構築を行います．
hERGチャネル組込シリコンチップに基づく薬物副作用評価に関する研究

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本研究では，hERGチャネルタンパク質への医薬品の副作用評価を評価するための新しい方法について，hERGチャネル組込人工脂質二分子膜を用いて構築し，種々の副作用薬物についてその作用を評価して，現行法のパッチクランプ法の値と比較する．人工膜再構成系に基づく副作用評価hERGチャネルチップについて，精度，信頼性，歩留まり，得られる情報の信頼性，の観点から評価し，新しい副作用評価法として提案する．
人工脂質二分子膜に基づくhERGチャネルアレイの構築とhigh throughput副作用評価チップへの応用

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平成21年，厚生労働省は，全候補薬品に対し，心筋のhERGチャネルに対する安全性をin vitroでのチャネル電流側定によって評価することを義務付けた．このチャネルは薬物に非常に敏感で，死亡例を含む重篤な副作用を数多く引き起こしたからである．このような背景を受け，現在，イオンチャネルに対する高効率な薬物スクリーニング系への重要が高まっている．人工脂質二分子膜は，薬物スクリーニング系のプラットフォームとして期待が高いが，機械的強度が極めて低く，その発展の障害となっていた．我々は最近，ナノ構造体や半導体加工技術と脂質二分子膜形成の融合により，機械的強度の高い脂質二分子膜の構築に成功した．さらに作製したチップを低誘電率の絶縁材料で被覆することにより，電気特性の問題（ノイズ電流および過渡応答特性）を解決した．次の段階としては，この安定化脂質二分子膜にイオンチャネルを組込み，薬物スクリーニングのためのイオンチャネルチップへと展開することであるが，安定な脂質二分子膜ではチャネルの組込確率が低いという新たな課題に直面している．そこで，本研究では，安定化人工脂質二分子膜へのイオンチャネルの効率的組込法について検討し，これに基づいて，チャネル包埋二分子膜をアレイ状に並べたイオンチャネルチップを，hERGチャネルを対象に構築する．hERGチャネルアレイに基づく新薬開発のための新規な副作用評価ツールとして提案する．
安定化人工脂質二分子膜へのイオンチャネル包埋過程に関する基礎研究

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イオンチャネルは創薬における主要ターゲットの一種であり，イオンチャネルの薬物応答を高効率に評価する方法の開発が望まれている．細胞膜構造を模した人工平面脂質二分子膜にイオンチャネルを包埋した再構成系は，化学的制御系においてチャネルへの薬物作用が評価できる特徴をもつ．本研究では，申請者が最近報告した安定化人工脂質二分子膜に効率良く生体イオンチャネルを包埋するための化学的および物理的手法の検討を行い，イオンチャネル包埋脂質二分子膜センサーを構築するための基礎とすることを目的としている．イオンチャネルはリポソームに包埋された状態で抽出されるため，イオンチャネルの包埋促進のためには，リポソームの二分子膜中への膜融合を促進する必要がある．そこで本研究では，膜融合促進ペプチドや誘電泳動などを用いて一過性の化学的および物理的摂動を二分子膜に与えることにより膜融合の促進について検討し，安定性の高い膜ならではのタンパク質組み込み法を提案する．
イオンチャネル発現昆虫細胞株の樹立

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脂質二分子膜イオンチャネルセンサの構築に必要なイオンチャネルタンパク質の取扱量を増やすため、比較的大量発現が可能といわれる昆虫細胞培養系の樹立を共同で行っている。
さきがけ「ナノ形状設計に基づく人工神経細胞膜センサーの創製と機能発現」

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生体の自己組織化薄膜である脂質二分子膜を半導体加工技術と融合し，そこに脳組織より抽出した神経伝達物質レセプターチャネルを組込むことにより，人工神経細胞膜センサーを創製する．従来の人工細胞膜はその機械的強度に問題があり，バイオセンサー開発の障害となってきた．本研究では，nmスケールで形状を制御した微細孔をトップダウン技術により作製し，その中で脂質分子の自己集合プロセスによって二分子膜を形成することにより，人工膜系最大の問題であった機械的脆弱性の問題を解決する．さらに，その膜中にレセプターチャネルを埋め込むことにより，人工的にシナプス後膜構造を構築し，脳内計測を目指したプローブ型センサーの開発や高効率薬物スクリーニング法のためのイオンチャネルアレイを構築する．また，実際の神経細胞とのシナプスを形成することにより，神経前膜機能を評価する人工後膜デバイスとしての応用についても検討する．ナノ構造と人工神経細胞膜とを融合した本デバイスは，脳機能解析のみならず，神経細胞と集積回路の接合部としての応用可能性ももつため，様々な分野での発展が期待される次世代ナノバイオデバイスとなる．
ナノポーラス構造を用いた平面脂質二分子膜の安定化とそのイオンチャンネルセンサーへの応用

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平面脂質二分子膜中にレセプターイオンチャンネル蛋白質を包埋したイオンチャンネルセンサーは，神経伝達物質を高感度かつ高選択的に検出できるセンサーとして重要である．しかし，イオンチャンネル蛋白質がその機能を発現できる唯一のマトリクスである脂質二分子膜は，物理的に脆弱であり，イオンチャンネルセンサーの一般化への障害となってきた．本研究では，ポーラスシリコンやポーラスアルミナを用い，ナノメートルスケールの孔の中に平面脂質二分子膜を作成することにより，安定な脂質二分子膜の作成法を開発する．さらに，安定化された脂質二分子膜中に，ラット脳等より抽出・精製したレセプターチャンネル蛋白質を包埋することにより，物理的安定性と高感度・高選択性を兼ね備えたイオンチャンネルセンサーを開発する．
神経伝達物質の多成分同時定量のためのイオンチャンネルアレイの開発

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脳内において重要な役割を担っている神経伝達物質を多成分同時に定量するためのイオンチャンネルアレイを、半導体微細加工と平面脂質二分子膜法との融合により開発する。
NMDA型グルタミン酸レセプター分子種のイオン透過量の定量

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NMDA型グルタミン酸レセプターの4種分子種（epsilon1-4/zeta1）の全てについて、発現細胞から抽出し、平面脂質二分子膜に再構成し、種々のアゴニストが1個のチャンネル分子種に対して誘起するイオン透過量を定量した。

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