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生細胞におけるニコチン性アセチルコリン受容体活性化に対する薬物効果をモニタリングするためのイオン選択的カーボンナノチューブ電界効果トランジスタ
Ion-Selective Carbon Nanotube Field-Effect Transistors for Monitoring Drug Effects on Nicotinic Acetylcholine Receptor Activation in Live Cells.
PMID: 32630098 DOI: 10.3390/s20133680.
抄録
我々は、PC12細胞上のニコチン性アセチルコリン受容体（nAChR）の刺激によるカリウムイオン放出をモニタリングするために、フローティング電極を用いたイオン選択的電界効果トランジスタ（FET）センサーを開発した。ここでは、イオン選択的なバリノマイシン-ポリ塩化ビニル(PVC)膜をフローティング電極ベースのカーボンナノチューブ(CNT)FET上にコーティングし、センサーを構築した。このセンサーは、最小検出限界1nMのカリウムイオンを選択的に測定することができた。このセンサーを用いて、ニコチン刺激を受けた生きた細胞から放出されるカリウムイオンをリアルタイムでモニタリングすることができました。また、この方法により、ニコチンのアゴニストおよびアンタゴニストによる細胞応答を定量的にモニターすることができました。これらの結果から、本発明のイオン選択的カーボンナノチューブFETセンサーは、イオンチャネル活性のモニタリングや薬剤のスクリーニングなど、生物学的・医学的研究に応用できる可能性があることが示唆されました。
We developed ion-selective field-effect transistor (FET) sensors with floating electrodes for the monitoring of the potassium ion release by the stimulation of nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) on PC12 cells. Here, ion-selective valinomycin-polyvinyl chloride (PVC) membranes were coated on the floating electrode-based carbon nanotube (CNT) FETs to build the sensors. The sensors could selectively measure potassium ions with a minimum detection limit of 1 nM. We utilized the sensor for the real-time monitoring of the potassium ion released from a live cell stimulated by nicotine. Notably, this method also allowed us to quantitatively monitor the cell responses by agonists and antagonists of nAChRs. These results suggest that our ion-selective CNT-FET sensor has potential uses in biological and medical researches such as the monitoring of ion-channel activity and the screening of drugs.