細胞の信号を直接測るナノワイヤー、量産に前進 ハーバード大

2019/07/03 05:00
清水 直茂=日経 xTECH

 米ハーバード大学は、体内の細胞の電気信号を直接測る「ナノワイヤー」で、数千本を1回の工程で作ることに成功したと発表した。将来、人間の心臓や脳などをリアルタイムに直接計測し、異常を検知することが安価にできるかもしれない。

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大量に造れるU字形のナノワイヤーのイメージ。(出所:Lieber Group, Harvard University)

 ハーバード大のチャールズ・リーバー(Charles Lieber)氏の研究グループが米国時間2019年7月1日、論文誌「Nature Nanotechnology」で発表した。

 リーバー氏らは2010年、nm単位と極めて細いシリコン(Si)の「ナノワイヤー」を動物の体内に入れて、心筋細胞の動きを電気信号として観察できることを発表した。V字のナノワイヤーの底部がトランジスターとして作用し、体内を自由に動き回って細胞の電気信号を観測する。極めて小さいため、非侵襲的で細胞を破壊しないという。

 ただし、1本のナノワイヤーを作るのに2~3週間かかっていた。「スパゲティーのように絡み合ったナノワイヤー」(論文の第1著者であるハーバード大大学院生のAnqi Zhang氏)を解きほぐし、V字状のナノワイヤーを見つけて、電極を装着する作業が必要だったためである。「非常に面倒な仕事だった」(Zhang氏)。

 今回、研究グループは、U字状の溝を設けたシリコンウエハーを作製し、その溝にナノワイヤーを形成する方法を編み出した。ナノワイヤーが絡み合うことなく、数千本を1度の工程で造り出せるという。

 実際に作製したU字形のナノワイヤーで、Zhang氏は1度に最大10個の細胞の電気信号を記録した。1度に記録できる細胞の数が多いほど、生物の細胞の相互作用を把握できる。

 ただ、現時点で約10分ほど細胞の状態を記録すると、ナノワイヤーは自然に細胞から押し出されてしまうという。研究チームは今後、ナノワイヤーの先端に「化学的な接着剤」を加えることや、ワイヤーが細胞に引っかかる構造を設けることなどを検討している。

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