成果報告書詳細
管理番号20120000000303
タイトル*平成23年度中間年報 異分野融合型次世代デバイス製造技術開発プロジェクト
公開日2012/6/1
報告書年度2011 - 2011
委託先名技術研究組合BEANS研究所 国立大学法人東京大学 国立大学法人九州大学
プロジェクト番号P09008
部署名技術開発推進部
和文要約1. 研究開発の内容及び成果等
(1) バイオ・有機材料融合プロセス技術の開発
(1A) バイオ・ナノ界面融合プロセス技術
機能性分子を脂質二重膜に導入することを目標として、まず、イメージング法により脂質への導入評価を容易に行うことができるような、デバイスの設計、及び製作プロセスの確立を行ってデバイスを製作した。また、リポソームにおいてカリウムイオンチャネルKcsA を再構成させ、カリウム特異的蛍光プローブを用いてKcsA のイオン透過を観察できることを確認した。次に、前記デバイスを用いて、機能性分子を脂質膜に導入するための条件検討を行った。蛍光標識した二種類のリポソーム (POPC のみ、あるいはPOPC:POPG を2:1 としたもの)を、各々デバイス内に導入
し、リポソームが脂質膜に付着・融合する効率を蛍光強度を指標に評価したところ、POPC のみのリポソームが、より効率良く脂質膜に融合することを突き止めた。
(2A) バイオ高次構造形成プロセス技術蛍光ゲルの糖応答機能を評価するため、昨年度選定したファイバー形状の糖応答性蛍光ゲルをラットの耳皮下に埋め込み、その後2週間目まで、数回の糖負荷試験を実施した。埋め込み直後から2週間目まで行われた全ての糖負荷試験において、蛍光強度が血糖値の変化に追従することを確認した。また、得られたデータのキャリブレーションによって、測定精度も保たれていることを確認した。これらの結果から、作製したハイドロゲルは2 週間連続して機能可能であると考えられる。
胆汁酸を回収できる薬理評価デバイスの作製について、肝細胞を埋めるコラーゲンゲル円形窪みの直径と深さを最適化することで、胆汁が溜まるスペースを大きくすることに成功した。これにより、ガラス管を胆汁溜まりに穿刺し蛍光物質を含む胆汁酸を直接抽出することに成功した。
さらに、胆汁に含まれるビリルビン代謝物の分析にも成功した。
英文要約Title: Hetero-functional Integrated Device Technology Development Project (BEANS) (FY2009-FY2012) FY2011 Annual Report

We have developed the following basic technologies. Regarding the process technology for bio-nano interface formation, we designed a device suitable to evaluate the introduction efficiency of functional molecules into the lipid bilayer, and confirmed the functions by fluorescence-based detection. Regarding the process technology for higher-order bio-structure formation, we performed glucose tolerance tests for 2 weeks implanting the fiber-shaped glucose-sensing gel under the skin of rat ears, and found that the detected glucose concentration followed the blood glucose concentration. For a device suitable for collecting bile acid, bilirubin could be analyzed by HPCL using the extracted bile acid. Regarding the process technology for organic-nano interface formation, we prepared small molecular OPV cells, and confirmed that the combination of TPTPA and DBP layers achieved a maximum ηPCE of 5.25%. OPVs based on a bulk hetero-junction of C70 and DBP achieved the maximum hPCE of 6.38%. Regarding the process technology for higher-order organic structure formation, we optimized structures of n- and p-type bi-layer organic thin film thermoelectric devices, and achieved power factors of 26.0 and 24.0 μWK-2m-1, respectively. Regarding the 3-dimensional nanostructure formation with ultra-low-damage etching, we improved the aperture holes to an aspect ratio of 20 and a surface coating of diamond-like carbon, and fabricated a 200 nm wide trench with a depth of 1140 nm. The femto-second laser etching process allowed us to dig a narrow hole with a short axis of 90 nm and a length of 2300 μm. Regarding the bottom-up technology for heterogeneous integration of materials and functions on 3-D platform, we refined the anti-wear-probe, and confirmed the contact width of 30 nm and steady lithography. For the selective modification of a probe tip with CNT, we found peptides that can distinguish single-wall/multi-wall or metallic/semiconducting CNTs. A gas sensor with a reverse-opal SnO2 structure showed a high sensitivity against ethanol. Regarding the non-vacuum large-area deposition technology of high-quality nano/micro materials, we developed a process for removing the contaminated surface layer of fine silicon particles with an etching speed more than 1 nm/min. Regarding the continuous micro/nano-manufacturing and integration process for fiber substrates, we developed a die-coating process and a real-to-real imprinting process at 30 m/min and 20 m/min feeding rate, respectively. For the weaving assembly, we developed a PEDOT:PSS-coated silicone elastomer contact and achieved the bending radius tolerance of 1 cm. The integrated functional fibers were woven to a 1.2 m wide fabric. Regarding the building up of knowledge database, we improved functionality of the database and completed 1338 data registration since FY2008.
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